Merge remote-tracking branch 'remotes/bonzini/tags/for-upstream' into staging
[sdk/emulator/qemu.git] / target-i386 / cpu.h
1 /*
2  * i386 virtual CPU header
3  *
4  *  Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18  */
19 #ifndef CPU_I386_H
20 #define CPU_I386_H
21
22 #include "qemu-common.h"
23 #include "cpu-qom.h"
24 #include "standard-headers/asm-x86/hyperv.h"
25
26 #ifdef TARGET_X86_64
27 #define TARGET_LONG_BITS 64
28 #else
29 #define TARGET_LONG_BITS 32
30 #endif
31
32 /* Maximum instruction code size */
33 #define TARGET_MAX_INSN_SIZE 16
34
35 /* support for self modifying code even if the modified instruction is
36    close to the modifying instruction */
37 #define TARGET_HAS_PRECISE_SMC
38
39 #ifdef TARGET_X86_64
40 #define I386_ELF_MACHINE  EM_X86_64
41 #define ELF_MACHINE_UNAME "x86_64"
42 #else
43 #define I386_ELF_MACHINE  EM_386
44 #define ELF_MACHINE_UNAME "i686"
45 #endif
46
47 #define CPUArchState struct CPUX86State
48
49 #include "exec/cpu-defs.h"
50
51 #include "fpu/softfloat.h"
52
53 #define R_EAX 0
54 #define R_ECX 1
55 #define R_EDX 2
56 #define R_EBX 3
57 #define R_ESP 4
58 #define R_EBP 5
59 #define R_ESI 6
60 #define R_EDI 7
61
62 #define R_AL 0
63 #define R_CL 1
64 #define R_DL 2
65 #define R_BL 3
66 #define R_AH 4
67 #define R_CH 5
68 #define R_DH 6
69 #define R_BH 7
70
71 #define R_ES 0
72 #define R_CS 1
73 #define R_SS 2
74 #define R_DS 3
75 #define R_FS 4
76 #define R_GS 5
77
78 /* segment descriptor fields */
79 #define DESC_G_MASK     (1 << 23)
80 #define DESC_B_SHIFT    22
81 #define DESC_B_MASK     (1 << DESC_B_SHIFT)
82 #define DESC_L_SHIFT    21 /* x86_64 only : 64 bit code segment */
83 #define DESC_L_MASK     (1 << DESC_L_SHIFT)
84 #define DESC_AVL_MASK   (1 << 20)
85 #define DESC_P_MASK     (1 << 15)
86 #define DESC_DPL_SHIFT  13
87 #define DESC_DPL_MASK   (3 << DESC_DPL_SHIFT)
88 #define DESC_S_MASK     (1 << 12)
89 #define DESC_TYPE_SHIFT 8
90 #define DESC_TYPE_MASK  (15 << DESC_TYPE_SHIFT)
91 #define DESC_A_MASK     (1 << 8)
92
93 #define DESC_CS_MASK    (1 << 11) /* 1=code segment 0=data segment */
94 #define DESC_C_MASK     (1 << 10) /* code: conforming */
95 #define DESC_R_MASK     (1 << 9)  /* code: readable */
96
97 #define DESC_E_MASK     (1 << 10) /* data: expansion direction */
98 #define DESC_W_MASK     (1 << 9)  /* data: writable */
99
100 #define DESC_TSS_BUSY_MASK (1 << 9)
101
102 /* eflags masks */
103 #define CC_C    0x0001
104 #define CC_P    0x0004
105 #define CC_A    0x0010
106 #define CC_Z    0x0040
107 #define CC_S    0x0080
108 #define CC_O    0x0800
109
110 #define TF_SHIFT   8
111 #define IOPL_SHIFT 12
112 #define VM_SHIFT   17
113
114 #define TF_MASK                 0x00000100
115 #define IF_MASK                 0x00000200
116 #define DF_MASK                 0x00000400
117 #define IOPL_MASK               0x00003000
118 #define NT_MASK                 0x00004000
119 #define RF_MASK                 0x00010000
120 #define VM_MASK                 0x00020000
121 #define AC_MASK                 0x00040000
122 #define VIF_MASK                0x00080000
123 #define VIP_MASK                0x00100000
124 #define ID_MASK                 0x00200000
125
126 /* hidden flags - used internally by qemu to represent additional cpu
127    states. Only the INHIBIT_IRQ, SMM and SVMI are not redundant. We
128    avoid using the IOPL_MASK, TF_MASK, VM_MASK and AC_MASK bit
129    positions to ease oring with eflags. */
130 /* current cpl */
131 #define HF_CPL_SHIFT         0
132 /* true if soft mmu is being used */
133 #define HF_SOFTMMU_SHIFT     2
134 /* true if hardware interrupts must be disabled for next instruction */
135 #define HF_INHIBIT_IRQ_SHIFT 3
136 /* 16 or 32 segments */
137 #define HF_CS32_SHIFT        4
138 #define HF_SS32_SHIFT        5
139 /* zero base for DS, ES and SS : can be '0' only in 32 bit CS segment */
140 #define HF_ADDSEG_SHIFT      6
141 /* copy of CR0.PE (protected mode) */
142 #define HF_PE_SHIFT          7
143 #define HF_TF_SHIFT          8 /* must be same as eflags */
144 #define HF_MP_SHIFT          9 /* the order must be MP, EM, TS */
145 #define HF_EM_SHIFT         10
146 #define HF_TS_SHIFT         11
147 #define HF_IOPL_SHIFT       12 /* must be same as eflags */
148 #define HF_LMA_SHIFT        14 /* only used on x86_64: long mode active */
149 #define HF_CS64_SHIFT       15 /* only used on x86_64: 64 bit code segment  */
150 #define HF_RF_SHIFT         16 /* must be same as eflags */
151 #define HF_VM_SHIFT         17 /* must be same as eflags */
152 #define HF_AC_SHIFT         18 /* must be same as eflags */
153 #define HF_SMM_SHIFT        19 /* CPU in SMM mode */
154 #define HF_SVME_SHIFT       20 /* SVME enabled (copy of EFER.SVME) */
155 #define HF_SVMI_SHIFT       21 /* SVM intercepts are active */
156 #define HF_OSFXSR_SHIFT     22 /* CR4.OSFXSR */
157 #define HF_SMAP_SHIFT       23 /* CR4.SMAP */
158 #define HF_IOBPT_SHIFT      24 /* an io breakpoint enabled */
159 #define HF_MPX_EN_SHIFT     25 /* MPX Enabled (CR4+XCR0+BNDCFGx) */
160 #define HF_MPX_IU_SHIFT     26 /* BND registers in-use */
161
162 #define HF_CPL_MASK          (3 << HF_CPL_SHIFT)
163 #define HF_SOFTMMU_MASK      (1 << HF_SOFTMMU_SHIFT)
164 #define HF_INHIBIT_IRQ_MASK  (1 << HF_INHIBIT_IRQ_SHIFT)
165 #define HF_CS32_MASK         (1 << HF_CS32_SHIFT)
166 #define HF_SS32_MASK         (1 << HF_SS32_SHIFT)
167 #define HF_ADDSEG_MASK       (1 << HF_ADDSEG_SHIFT)
168 #define HF_PE_MASK           (1 << HF_PE_SHIFT)
169 #define HF_TF_MASK           (1 << HF_TF_SHIFT)
170 #define HF_MP_MASK           (1 << HF_MP_SHIFT)
171 #define HF_EM_MASK           (1 << HF_EM_SHIFT)
172 #define HF_TS_MASK           (1 << HF_TS_SHIFT)
173 #define HF_IOPL_MASK         (3 << HF_IOPL_SHIFT)
174 #define HF_LMA_MASK          (1 << HF_LMA_SHIFT)
175 #define HF_CS64_MASK         (1 << HF_CS64_SHIFT)
176 #define HF_RF_MASK           (1 << HF_RF_SHIFT)
177 #define HF_VM_MASK           (1 << HF_VM_SHIFT)
178 #define HF_AC_MASK           (1 << HF_AC_SHIFT)
179 #define HF_SMM_MASK          (1 << HF_SMM_SHIFT)
180 #define HF_SVME_MASK         (1 << HF_SVME_SHIFT)
181 #define HF_SVMI_MASK         (1 << HF_SVMI_SHIFT)
182 #define HF_OSFXSR_MASK       (1 << HF_OSFXSR_SHIFT)
183 #define HF_SMAP_MASK         (1 << HF_SMAP_SHIFT)
184 #define HF_IOBPT_MASK        (1 << HF_IOBPT_SHIFT)
185 #define HF_MPX_EN_MASK       (1 << HF_MPX_EN_SHIFT)
186 #define HF_MPX_IU_MASK       (1 << HF_MPX_IU_SHIFT)
187
188 /* hflags2 */
189
190 #define HF2_GIF_SHIFT            0 /* if set CPU takes interrupts */
191 #define HF2_HIF_SHIFT            1 /* value of IF_MASK when entering SVM */
192 #define HF2_NMI_SHIFT            2 /* CPU serving NMI */
193 #define HF2_VINTR_SHIFT          3 /* value of V_INTR_MASKING bit */
194 #define HF2_SMM_INSIDE_NMI_SHIFT 4 /* CPU serving SMI nested inside NMI */
195 #define HF2_MPX_PR_SHIFT         5 /* BNDCFGx.BNDPRESERVE */
196
197 #define HF2_GIF_MASK            (1 << HF2_GIF_SHIFT)
198 #define HF2_HIF_MASK            (1 << HF2_HIF_SHIFT)
199 #define HF2_NMI_MASK            (1 << HF2_NMI_SHIFT)
200 #define HF2_VINTR_MASK          (1 << HF2_VINTR_SHIFT)
201 #define HF2_SMM_INSIDE_NMI_MASK (1 << HF2_SMM_INSIDE_NMI_SHIFT)
202 #define HF2_MPX_PR_MASK         (1 << HF2_MPX_PR_SHIFT)
203
204 #define CR0_PE_SHIFT 0
205 #define CR0_MP_SHIFT 1
206
207 #define CR0_PE_MASK  (1U << 0)
208 #define CR0_MP_MASK  (1U << 1)
209 #define CR0_EM_MASK  (1U << 2)
210 #define CR0_TS_MASK  (1U << 3)
211 #define CR0_ET_MASK  (1U << 4)
212 #define CR0_NE_MASK  (1U << 5)
213 #define CR0_WP_MASK  (1U << 16)
214 #define CR0_AM_MASK  (1U << 18)
215 #define CR0_PG_MASK  (1U << 31)
216
217 #define CR4_VME_MASK  (1U << 0)
218 #define CR4_PVI_MASK  (1U << 1)
219 #define CR4_TSD_MASK  (1U << 2)
220 #define CR4_DE_MASK   (1U << 3)
221 #define CR4_PSE_MASK  (1U << 4)
222 #define CR4_PAE_MASK  (1U << 5)
223 #define CR4_MCE_MASK  (1U << 6)
224 #define CR4_PGE_MASK  (1U << 7)
225 #define CR4_PCE_MASK  (1U << 8)
226 #define CR4_OSFXSR_SHIFT 9
227 #define CR4_OSFXSR_MASK (1U << CR4_OSFXSR_SHIFT)
228 #define CR4_OSXMMEXCPT_MASK  (1U << 10)
229 #define CR4_VMXE_MASK   (1U << 13)
230 #define CR4_SMXE_MASK   (1U << 14)
231 #define CR4_FSGSBASE_MASK (1U << 16)
232 #define CR4_PCIDE_MASK  (1U << 17)
233 #define CR4_OSXSAVE_MASK (1U << 18)
234 #define CR4_SMEP_MASK   (1U << 20)
235 #define CR4_SMAP_MASK   (1U << 21)
236 #define CR4_PKE_MASK   (1U << 22)
237
238 #define DR6_BD          (1 << 13)
239 #define DR6_BS          (1 << 14)
240 #define DR6_BT          (1 << 15)
241 #define DR6_FIXED_1     0xffff0ff0
242
243 #define DR7_GD          (1 << 13)
244 #define DR7_TYPE_SHIFT  16
245 #define DR7_LEN_SHIFT   18
246 #define DR7_FIXED_1     0x00000400
247 #define DR7_GLOBAL_BP_MASK   0xaa
248 #define DR7_LOCAL_BP_MASK    0x55
249 #define DR7_MAX_BP           4
250 #define DR7_TYPE_BP_INST     0x0
251 #define DR7_TYPE_DATA_WR     0x1
252 #define DR7_TYPE_IO_RW       0x2
253 #define DR7_TYPE_DATA_RW     0x3
254
255 #define PG_PRESENT_BIT  0
256 #define PG_RW_BIT       1
257 #define PG_USER_BIT     2
258 #define PG_PWT_BIT      3
259 #define PG_PCD_BIT      4
260 #define PG_ACCESSED_BIT 5
261 #define PG_DIRTY_BIT    6
262 #define PG_PSE_BIT      7
263 #define PG_GLOBAL_BIT   8
264 #define PG_PSE_PAT_BIT  12
265 #define PG_PKRU_BIT     59
266 #define PG_NX_BIT       63
267
268 #define PG_PRESENT_MASK  (1 << PG_PRESENT_BIT)
269 #define PG_RW_MASK       (1 << PG_RW_BIT)
270 #define PG_USER_MASK     (1 << PG_USER_BIT)
271 #define PG_PWT_MASK      (1 << PG_PWT_BIT)
272 #define PG_PCD_MASK      (1 << PG_PCD_BIT)
273 #define PG_ACCESSED_MASK (1 << PG_ACCESSED_BIT)
274 #define PG_DIRTY_MASK    (1 << PG_DIRTY_BIT)
275 #define PG_PSE_MASK      (1 << PG_PSE_BIT)
276 #define PG_GLOBAL_MASK   (1 << PG_GLOBAL_BIT)
277 #define PG_PSE_PAT_MASK  (1 << PG_PSE_PAT_BIT)
278 #define PG_ADDRESS_MASK  0x000ffffffffff000LL
279 #define PG_HI_RSVD_MASK  (PG_ADDRESS_MASK & ~PHYS_ADDR_MASK)
280 #define PG_HI_USER_MASK  0x7ff0000000000000LL
281 #define PG_PKRU_MASK     (15ULL << PG_PKRU_BIT)
282 #define PG_NX_MASK       (1ULL << PG_NX_BIT)
283
284 #define PG_ERROR_W_BIT     1
285
286 #define PG_ERROR_P_MASK    0x01
287 #define PG_ERROR_W_MASK    (1 << PG_ERROR_W_BIT)
288 #define PG_ERROR_U_MASK    0x04
289 #define PG_ERROR_RSVD_MASK 0x08
290 #define PG_ERROR_I_D_MASK  0x10
291 #define PG_ERROR_PK_MASK   0x20
292
293 #define MCG_CTL_P       (1ULL<<8)   /* MCG_CAP register available */
294 #define MCG_SER_P       (1ULL<<24) /* MCA recovery/new status bits */
295
296 #define MCE_CAP_DEF     (MCG_CTL_P|MCG_SER_P)
297 #define MCE_BANKS_DEF   10
298
299 #define MCG_CAP_BANKS_MASK 0xff
300
301 #define MCG_STATUS_RIPV (1ULL<<0)   /* restart ip valid */
302 #define MCG_STATUS_EIPV (1ULL<<1)   /* ip points to correct instruction */
303 #define MCG_STATUS_MCIP (1ULL<<2)   /* machine check in progress */
304
305 #define MCI_STATUS_VAL   (1ULL<<63)  /* valid error */
306 #define MCI_STATUS_OVER  (1ULL<<62)  /* previous errors lost */
307 #define MCI_STATUS_UC    (1ULL<<61)  /* uncorrected error */
308 #define MCI_STATUS_EN    (1ULL<<60)  /* error enabled */
309 #define MCI_STATUS_MISCV (1ULL<<59)  /* misc error reg. valid */
310 #define MCI_STATUS_ADDRV (1ULL<<58)  /* addr reg. valid */
311 #define MCI_STATUS_PCC   (1ULL<<57)  /* processor context corrupt */
312 #define MCI_STATUS_S     (1ULL<<56)  /* Signaled machine check */
313 #define MCI_STATUS_AR    (1ULL<<55)  /* Action required */
314
315 /* MISC register defines */
316 #define MCM_ADDR_SEGOFF  0      /* segment offset */
317 #define MCM_ADDR_LINEAR  1      /* linear address */
318 #define MCM_ADDR_PHYS    2      /* physical address */
319 #define MCM_ADDR_MEM     3      /* memory address */
320 #define MCM_ADDR_GENERIC 7      /* generic */
321
322 #define MSR_IA32_TSC                    0x10
323 #define MSR_IA32_APICBASE               0x1b
324 #define MSR_IA32_APICBASE_BSP           (1<<8)
325 #define MSR_IA32_APICBASE_ENABLE        (1<<11)
326 #define MSR_IA32_APICBASE_BASE          (0xfffffU<<12)
327 #define MSR_IA32_FEATURE_CONTROL        0x0000003a
328 #define MSR_TSC_ADJUST                  0x0000003b
329 #define MSR_IA32_TSCDEADLINE            0x6e0
330
331 #define MSR_P6_PERFCTR0                 0xc1
332
333 #define MSR_IA32_SMBASE                 0x9e
334 #define MSR_MTRRcap                     0xfe
335 #define MSR_MTRRcap_VCNT                8
336 #define MSR_MTRRcap_FIXRANGE_SUPPORT    (1 << 8)
337 #define MSR_MTRRcap_WC_SUPPORTED        (1 << 10)
338
339 #define MSR_IA32_SYSENTER_CS            0x174
340 #define MSR_IA32_SYSENTER_ESP           0x175
341 #define MSR_IA32_SYSENTER_EIP           0x176
342
343 #define MSR_MCG_CAP                     0x179
344 #define MSR_MCG_STATUS                  0x17a
345 #define MSR_MCG_CTL                     0x17b
346
347 #define MSR_P6_EVNTSEL0                 0x186
348
349 #define MSR_IA32_PERF_STATUS            0x198
350
351 #define MSR_IA32_MISC_ENABLE            0x1a0
352 /* Indicates good rep/movs microcode on some processors: */
353 #define MSR_IA32_MISC_ENABLE_DEFAULT    1
354
355 #define MSR_MTRRphysBase(reg)           (0x200 + 2 * (reg))
356 #define MSR_MTRRphysMask(reg)           (0x200 + 2 * (reg) + 1)
357
358 #define MSR_MTRRphysIndex(addr)         ((((addr) & ~1u) - 0x200) / 2)
359
360 #define MSR_MTRRfix64K_00000            0x250
361 #define MSR_MTRRfix16K_80000            0x258
362 #define MSR_MTRRfix16K_A0000            0x259
363 #define MSR_MTRRfix4K_C0000             0x268
364 #define MSR_MTRRfix4K_C8000             0x269
365 #define MSR_MTRRfix4K_D0000             0x26a
366 #define MSR_MTRRfix4K_D8000             0x26b
367 #define MSR_MTRRfix4K_E0000             0x26c
368 #define MSR_MTRRfix4K_E8000             0x26d
369 #define MSR_MTRRfix4K_F0000             0x26e
370 #define MSR_MTRRfix4K_F8000             0x26f
371
372 #define MSR_PAT                         0x277
373
374 #define MSR_MTRRdefType                 0x2ff
375
376 #define MSR_CORE_PERF_FIXED_CTR0        0x309
377 #define MSR_CORE_PERF_FIXED_CTR1        0x30a
378 #define MSR_CORE_PERF_FIXED_CTR2        0x30b
379 #define MSR_CORE_PERF_FIXED_CTR_CTRL    0x38d
380 #define MSR_CORE_PERF_GLOBAL_STATUS     0x38e
381 #define MSR_CORE_PERF_GLOBAL_CTRL       0x38f
382 #define MSR_CORE_PERF_GLOBAL_OVF_CTRL   0x390
383
384 #define MSR_MC0_CTL                     0x400
385 #define MSR_MC0_STATUS                  0x401
386 #define MSR_MC0_ADDR                    0x402
387 #define MSR_MC0_MISC                    0x403
388
389 #define MSR_EFER                        0xc0000080
390
391 #define MSR_EFER_SCE   (1 << 0)
392 #define MSR_EFER_LME   (1 << 8)
393 #define MSR_EFER_LMA   (1 << 10)
394 #define MSR_EFER_NXE   (1 << 11)
395 #define MSR_EFER_SVME  (1 << 12)
396 #define MSR_EFER_FFXSR (1 << 14)
397
398 #define MSR_STAR                        0xc0000081
399 #define MSR_LSTAR                       0xc0000082
400 #define MSR_CSTAR                       0xc0000083
401 #define MSR_FMASK                       0xc0000084
402 #define MSR_FSBASE                      0xc0000100
403 #define MSR_GSBASE                      0xc0000101
404 #define MSR_KERNELGSBASE                0xc0000102
405 #define MSR_TSC_AUX                     0xc0000103
406
407 #define MSR_VM_HSAVE_PA                 0xc0010117
408
409 #define MSR_IA32_BNDCFGS                0x00000d90
410 #define MSR_IA32_XSS                    0x00000da0
411
412 #define XSTATE_FP_BIT                   0
413 #define XSTATE_SSE_BIT                  1
414 #define XSTATE_YMM_BIT                  2
415 #define XSTATE_BNDREGS_BIT              3
416 #define XSTATE_BNDCSR_BIT               4
417 #define XSTATE_OPMASK_BIT               5
418 #define XSTATE_ZMM_Hi256_BIT            6
419 #define XSTATE_Hi16_ZMM_BIT             7
420 #define XSTATE_PKRU_BIT                 9
421
422 #define XSTATE_FP_MASK                  (1ULL << XSTATE_FP_BIT)
423 #define XSTATE_SSE_MASK                 (1ULL << XSTATE_SSE_BIT)
424 #define XSTATE_YMM_MASK                 (1ULL << XSTATE_YMM_BIT)
425 #define XSTATE_BNDREGS_MASK             (1ULL << XSTATE_BNDREGS_BIT)
426 #define XSTATE_BNDCSR_MASK              (1ULL << XSTATE_BNDCSR_BIT)
427 #define XSTATE_OPMASK_MASK              (1ULL << XSTATE_OPMASK_BIT)
428 #define XSTATE_ZMM_Hi256_MASK           (1ULL << XSTATE_ZMM_Hi256_BIT)
429 #define XSTATE_Hi16_ZMM_MASK            (1ULL << XSTATE_Hi16_ZMM_BIT)
430 #define XSTATE_PKRU_MASK                (1ULL << XSTATE_PKRU_BIT)
431
432 /* CPUID feature words */
433 typedef enum FeatureWord {
434     FEAT_1_EDX,         /* CPUID[1].EDX */
435     FEAT_1_ECX,         /* CPUID[1].ECX */
436     FEAT_7_0_EBX,       /* CPUID[EAX=7,ECX=0].EBX */
437     FEAT_7_0_ECX,       /* CPUID[EAX=7,ECX=0].ECX */
438     FEAT_8000_0001_EDX, /* CPUID[8000_0001].EDX */
439     FEAT_8000_0001_ECX, /* CPUID[8000_0001].ECX */
440     FEAT_8000_0007_EDX, /* CPUID[8000_0007].EDX */
441     FEAT_C000_0001_EDX, /* CPUID[C000_0001].EDX */
442     FEAT_KVM,           /* CPUID[4000_0001].EAX (KVM_CPUID_FEATURES) */
443     FEAT_SVM,           /* CPUID[8000_000A].EDX */
444     FEAT_XSAVE,         /* CPUID[EAX=0xd,ECX=1].EAX */
445     FEAT_6_EAX,         /* CPUID[6].EAX */
446     FEATURE_WORDS,
447 } FeatureWord;
448
449 typedef uint32_t FeatureWordArray[FEATURE_WORDS];
450
451 /* cpuid_features bits */
452 #define CPUID_FP87 (1U << 0)
453 #define CPUID_VME  (1U << 1)
454 #define CPUID_DE   (1U << 2)
455 #define CPUID_PSE  (1U << 3)
456 #define CPUID_TSC  (1U << 4)
457 #define CPUID_MSR  (1U << 5)
458 #define CPUID_PAE  (1U << 6)
459 #define CPUID_MCE  (1U << 7)
460 #define CPUID_CX8  (1U << 8)
461 #define CPUID_APIC (1U << 9)
462 #define CPUID_SEP  (1U << 11) /* sysenter/sysexit */
463 #define CPUID_MTRR (1U << 12)
464 #define CPUID_PGE  (1U << 13)
465 #define CPUID_MCA  (1U << 14)
466 #define CPUID_CMOV (1U << 15)
467 #define CPUID_PAT  (1U << 16)
468 #define CPUID_PSE36   (1U << 17)
469 #define CPUID_PN   (1U << 18)
470 #define CPUID_CLFLUSH (1U << 19)
471 #define CPUID_DTS (1U << 21)
472 #define CPUID_ACPI (1U << 22)
473 #define CPUID_MMX  (1U << 23)
474 #define CPUID_FXSR (1U << 24)
475 #define CPUID_SSE  (1U << 25)
476 #define CPUID_SSE2 (1U << 26)
477 #define CPUID_SS (1U << 27)
478 #define CPUID_HT (1U << 28)
479 #define CPUID_TM (1U << 29)
480 #define CPUID_IA64 (1U << 30)
481 #define CPUID_PBE (1U << 31)
482
483 #define CPUID_EXT_SSE3     (1U << 0)
484 #define CPUID_EXT_PCLMULQDQ (1U << 1)
485 #define CPUID_EXT_DTES64   (1U << 2)
486 #define CPUID_EXT_MONITOR  (1U << 3)
487 #define CPUID_EXT_DSCPL    (1U << 4)
488 #define CPUID_EXT_VMX      (1U << 5)
489 #define CPUID_EXT_SMX      (1U << 6)
490 #define CPUID_EXT_EST      (1U << 7)
491 #define CPUID_EXT_TM2      (1U << 8)
492 #define CPUID_EXT_SSSE3    (1U << 9)
493 #define CPUID_EXT_CID      (1U << 10)
494 #define CPUID_EXT_FMA      (1U << 12)
495 #define CPUID_EXT_CX16     (1U << 13)
496 #define CPUID_EXT_XTPR     (1U << 14)
497 #define CPUID_EXT_PDCM     (1U << 15)
498 #define CPUID_EXT_PCID     (1U << 17)
499 #define CPUID_EXT_DCA      (1U << 18)
500 #define CPUID_EXT_SSE41    (1U << 19)
501 #define CPUID_EXT_SSE42    (1U << 20)
502 #define CPUID_EXT_X2APIC   (1U << 21)
503 #define CPUID_EXT_MOVBE    (1U << 22)
504 #define CPUID_EXT_POPCNT   (1U << 23)
505 #define CPUID_EXT_TSC_DEADLINE_TIMER (1U << 24)
506 #define CPUID_EXT_AES      (1U << 25)
507 #define CPUID_EXT_XSAVE    (1U << 26)
508 #define CPUID_EXT_OSXSAVE  (1U << 27)
509 #define CPUID_EXT_AVX      (1U << 28)
510 #define CPUID_EXT_F16C     (1U << 29)
511 #define CPUID_EXT_RDRAND   (1U << 30)
512 #define CPUID_EXT_HYPERVISOR  (1U << 31)
513
514 #define CPUID_EXT2_FPU     (1U << 0)
515 #define CPUID_EXT2_VME     (1U << 1)
516 #define CPUID_EXT2_DE      (1U << 2)
517 #define CPUID_EXT2_PSE     (1U << 3)
518 #define CPUID_EXT2_TSC     (1U << 4)
519 #define CPUID_EXT2_MSR     (1U << 5)
520 #define CPUID_EXT2_PAE     (1U << 6)
521 #define CPUID_EXT2_MCE     (1U << 7)
522 #define CPUID_EXT2_CX8     (1U << 8)
523 #define CPUID_EXT2_APIC    (1U << 9)
524 #define CPUID_EXT2_SYSCALL (1U << 11)
525 #define CPUID_EXT2_MTRR    (1U << 12)
526 #define CPUID_EXT2_PGE     (1U << 13)
527 #define CPUID_EXT2_MCA     (1U << 14)
528 #define CPUID_EXT2_CMOV    (1U << 15)
529 #define CPUID_EXT2_PAT     (1U << 16)
530 #define CPUID_EXT2_PSE36   (1U << 17)
531 #define CPUID_EXT2_MP      (1U << 19)
532 #define CPUID_EXT2_NX      (1U << 20)
533 #define CPUID_EXT2_MMXEXT  (1U << 22)
534 #define CPUID_EXT2_MMX     (1U << 23)
535 #define CPUID_EXT2_FXSR    (1U << 24)
536 #define CPUID_EXT2_FFXSR   (1U << 25)
537 #define CPUID_EXT2_PDPE1GB (1U << 26)
538 #define CPUID_EXT2_RDTSCP  (1U << 27)
539 #define CPUID_EXT2_LM      (1U << 29)
540 #define CPUID_EXT2_3DNOWEXT (1U << 30)
541 #define CPUID_EXT2_3DNOW   (1U << 31)
542
543 /* CPUID[8000_0001].EDX bits that are aliase of CPUID[1].EDX bits on AMD CPUs */
544 #define CPUID_EXT2_AMD_ALIASES (CPUID_EXT2_FPU | CPUID_EXT2_VME | \
545                                 CPUID_EXT2_DE | CPUID_EXT2_PSE | \
546                                 CPUID_EXT2_TSC | CPUID_EXT2_MSR | \
547                                 CPUID_EXT2_PAE | CPUID_EXT2_MCE | \
548                                 CPUID_EXT2_CX8 | CPUID_EXT2_APIC | \
549                                 CPUID_EXT2_MTRR | CPUID_EXT2_PGE | \
550                                 CPUID_EXT2_MCA | CPUID_EXT2_CMOV | \
551                                 CPUID_EXT2_PAT | CPUID_EXT2_PSE36 | \
552                                 CPUID_EXT2_MMX | CPUID_EXT2_FXSR)
553
554 #define CPUID_EXT3_LAHF_LM (1U << 0)
555 #define CPUID_EXT3_CMP_LEG (1U << 1)
556 #define CPUID_EXT3_SVM     (1U << 2)
557 #define CPUID_EXT3_EXTAPIC (1U << 3)
558 #define CPUID_EXT3_CR8LEG  (1U << 4)
559 #define CPUID_EXT3_ABM     (1U << 5)
560 #define CPUID_EXT3_SSE4A   (1U << 6)
561 #define CPUID_EXT3_MISALIGNSSE (1U << 7)
562 #define CPUID_EXT3_3DNOWPREFETCH (1U << 8)
563 #define CPUID_EXT3_OSVW    (1U << 9)
564 #define CPUID_EXT3_IBS     (1U << 10)
565 #define CPUID_EXT3_XOP     (1U << 11)
566 #define CPUID_EXT3_SKINIT  (1U << 12)
567 #define CPUID_EXT3_WDT     (1U << 13)
568 #define CPUID_EXT3_LWP     (1U << 15)
569 #define CPUID_EXT3_FMA4    (1U << 16)
570 #define CPUID_EXT3_TCE     (1U << 17)
571 #define CPUID_EXT3_NODEID  (1U << 19)
572 #define CPUID_EXT3_TBM     (1U << 21)
573 #define CPUID_EXT3_TOPOEXT (1U << 22)
574 #define CPUID_EXT3_PERFCORE (1U << 23)
575 #define CPUID_EXT3_PERFNB  (1U << 24)
576
577 #define CPUID_SVM_NPT          (1U << 0)
578 #define CPUID_SVM_LBRV         (1U << 1)
579 #define CPUID_SVM_SVMLOCK      (1U << 2)
580 #define CPUID_SVM_NRIPSAVE     (1U << 3)
581 #define CPUID_SVM_TSCSCALE     (1U << 4)
582 #define CPUID_SVM_VMCBCLEAN    (1U << 5)
583 #define CPUID_SVM_FLUSHASID    (1U << 6)
584 #define CPUID_SVM_DECODEASSIST (1U << 7)
585 #define CPUID_SVM_PAUSEFILTER  (1U << 10)
586 #define CPUID_SVM_PFTHRESHOLD  (1U << 12)
587
588 #define CPUID_7_0_EBX_FSGSBASE (1U << 0)
589 #define CPUID_7_0_EBX_BMI1     (1U << 3)
590 #define CPUID_7_0_EBX_HLE      (1U << 4)
591 #define CPUID_7_0_EBX_AVX2     (1U << 5)
592 #define CPUID_7_0_EBX_SMEP     (1U << 7)
593 #define CPUID_7_0_EBX_BMI2     (1U << 8)
594 #define CPUID_7_0_EBX_ERMS     (1U << 9)
595 #define CPUID_7_0_EBX_INVPCID  (1U << 10)
596 #define CPUID_7_0_EBX_RTM      (1U << 11)
597 #define CPUID_7_0_EBX_MPX      (1U << 14)
598 #define CPUID_7_0_EBX_AVX512F  (1U << 16) /* AVX-512 Foundation */
599 #define CPUID_7_0_EBX_RDSEED   (1U << 18)
600 #define CPUID_7_0_EBX_ADX      (1U << 19)
601 #define CPUID_7_0_EBX_SMAP     (1U << 20)
602 #define CPUID_7_0_EBX_PCOMMIT  (1U << 22) /* Persistent Commit */
603 #define CPUID_7_0_EBX_CLFLUSHOPT (1U << 23) /* Flush a Cache Line Optimized */
604 #define CPUID_7_0_EBX_CLWB     (1U << 24) /* Cache Line Write Back */
605 #define CPUID_7_0_EBX_AVX512PF (1U << 26) /* AVX-512 Prefetch */
606 #define CPUID_7_0_EBX_AVX512ER (1U << 27) /* AVX-512 Exponential and Reciprocal */
607 #define CPUID_7_0_EBX_AVX512CD (1U << 28) /* AVX-512 Conflict Detection */
608
609 #define CPUID_7_0_ECX_PKU      (1U << 3)
610 #define CPUID_7_0_ECX_OSPKE    (1U << 4)
611
612 #define CPUID_XSAVE_XSAVEOPT   (1U << 0)
613 #define CPUID_XSAVE_XSAVEC     (1U << 1)
614 #define CPUID_XSAVE_XGETBV1    (1U << 2)
615 #define CPUID_XSAVE_XSAVES     (1U << 3)
616
617 #define CPUID_6_EAX_ARAT       (1U << 2)
618
619 /* CPUID[0x80000007].EDX flags: */
620 #define CPUID_APM_INVTSC       (1U << 8)
621
622 #define CPUID_VENDOR_SZ      12
623
624 #define CPUID_VENDOR_INTEL_1 0x756e6547 /* "Genu" */
625 #define CPUID_VENDOR_INTEL_2 0x49656e69 /* "ineI" */
626 #define CPUID_VENDOR_INTEL_3 0x6c65746e /* "ntel" */
627 #define CPUID_VENDOR_INTEL "GenuineIntel"
628
629 #define CPUID_VENDOR_AMD_1   0x68747541 /* "Auth" */
630 #define CPUID_VENDOR_AMD_2   0x69746e65 /* "enti" */
631 #define CPUID_VENDOR_AMD_3   0x444d4163 /* "cAMD" */
632 #define CPUID_VENDOR_AMD   "AuthenticAMD"
633
634 #define CPUID_VENDOR_VIA   "CentaurHauls"
635
636 #define CPUID_MWAIT_IBE     (1U << 1) /* Interrupts can exit capability */
637 #define CPUID_MWAIT_EMX     (1U << 0) /* enumeration supported */
638
639 #ifndef HYPERV_SPINLOCK_NEVER_RETRY
640 #define HYPERV_SPINLOCK_NEVER_RETRY             0xFFFFFFFF
641 #endif
642
643 #define EXCP00_DIVZ     0
644 #define EXCP01_DB       1
645 #define EXCP02_NMI      2
646 #define EXCP03_INT3     3
647 #define EXCP04_INTO     4
648 #define EXCP05_BOUND    5
649 #define EXCP06_ILLOP    6
650 #define EXCP07_PREX     7
651 #define EXCP08_DBLE     8
652 #define EXCP09_XERR     9
653 #define EXCP0A_TSS      10
654 #define EXCP0B_NOSEG    11
655 #define EXCP0C_STACK    12
656 #define EXCP0D_GPF      13
657 #define EXCP0E_PAGE     14
658 #define EXCP10_COPR     16
659 #define EXCP11_ALGN     17
660 #define EXCP12_MCHK     18
661
662 #define EXCP_SYSCALL    0x100 /* only happens in user only emulation
663                                  for syscall instruction */
664
665 /* i386-specific interrupt pending bits.  */
666 #define CPU_INTERRUPT_POLL      CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_1
667 #define CPU_INTERRUPT_SMI       CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_2
668 #define CPU_INTERRUPT_NMI       CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_3
669 #define CPU_INTERRUPT_MCE       CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_4
670 #define CPU_INTERRUPT_VIRQ      CPU_INTERRUPT_TGT_INT_0
671 #define CPU_INTERRUPT_SIPI      CPU_INTERRUPT_TGT_INT_1
672 #define CPU_INTERRUPT_TPR       CPU_INTERRUPT_TGT_INT_2
673
674 /* Use a clearer name for this.  */
675 #define CPU_INTERRUPT_INIT      CPU_INTERRUPT_RESET
676
677 typedef enum {
678     CC_OP_DYNAMIC, /* must use dynamic code to get cc_op */
679     CC_OP_EFLAGS,  /* all cc are explicitly computed, CC_SRC = flags */
680
681     CC_OP_MULB, /* modify all flags, C, O = (CC_SRC != 0) */
682     CC_OP_MULW,
683     CC_OP_MULL,
684     CC_OP_MULQ,
685
686     CC_OP_ADDB, /* modify all flags, CC_DST = res, CC_SRC = src1 */
687     CC_OP_ADDW,
688     CC_OP_ADDL,
689     CC_OP_ADDQ,
690
691     CC_OP_ADCB, /* modify all flags, CC_DST = res, CC_SRC = src1 */
692     CC_OP_ADCW,
693     CC_OP_ADCL,
694     CC_OP_ADCQ,
695
696     CC_OP_SUBB, /* modify all flags, CC_DST = res, CC_SRC = src1 */
697     CC_OP_SUBW,
698     CC_OP_SUBL,
699     CC_OP_SUBQ,
700
701     CC_OP_SBBB, /* modify all flags, CC_DST = res, CC_SRC = src1 */
702     CC_OP_SBBW,
703     CC_OP_SBBL,
704     CC_OP_SBBQ,
705
706     CC_OP_LOGICB, /* modify all flags, CC_DST = res */
707     CC_OP_LOGICW,
708     CC_OP_LOGICL,
709     CC_OP_LOGICQ,
710
711     CC_OP_INCB, /* modify all flags except, CC_DST = res, CC_SRC = C */
712     CC_OP_INCW,
713     CC_OP_INCL,
714     CC_OP_INCQ,
715
716     CC_OP_DECB, /* modify all flags except, CC_DST = res, CC_SRC = C  */
717     CC_OP_DECW,
718     CC_OP_DECL,
719     CC_OP_DECQ,
720
721     CC_OP_SHLB, /* modify all flags, CC_DST = res, CC_SRC.msb = C */
722     CC_OP_SHLW,
723     CC_OP_SHLL,
724     CC_OP_SHLQ,
725
726     CC_OP_SARB, /* modify all flags, CC_DST = res, CC_SRC.lsb = C */
727     CC_OP_SARW,
728     CC_OP_SARL,
729     CC_OP_SARQ,
730
731     CC_OP_BMILGB, /* Z,S via CC_DST, C = SRC==0; O=0; P,A undefined */
732     CC_OP_BMILGW,
733     CC_OP_BMILGL,
734     CC_OP_BMILGQ,
735
736     CC_OP_ADCX, /* CC_DST = C, CC_SRC = rest.  */
737     CC_OP_ADOX, /* CC_DST = O, CC_SRC = rest.  */
738     CC_OP_ADCOX, /* CC_DST = C, CC_SRC2 = O, CC_SRC = rest.  */
739
740     CC_OP_CLR, /* Z set, all other flags clear.  */
741
742     CC_OP_NB,
743 } CCOp;
744
745 typedef struct SegmentCache {
746     uint32_t selector;
747     target_ulong base;
748     uint32_t limit;
749     uint32_t flags;
750 } SegmentCache;
751
752 #define MMREG_UNION(n, bits)        \
753     union n {                       \
754         uint8_t  _b_##n[(bits)/8];  \
755         uint16_t _w_##n[(bits)/16]; \
756         uint32_t _l_##n[(bits)/32]; \
757         uint64_t _q_##n[(bits)/64]; \
758         float32  _s_##n[(bits)/32]; \
759         float64  _d_##n[(bits)/64]; \
760     }
761
762 typedef MMREG_UNION(ZMMReg, 512) ZMMReg;
763 typedef MMREG_UNION(MMXReg, 64)  MMXReg;
764
765 typedef struct BNDReg {
766     uint64_t lb;
767     uint64_t ub;
768 } BNDReg;
769
770 typedef struct BNDCSReg {
771     uint64_t cfgu;
772     uint64_t sts;
773 } BNDCSReg;
774
775 #define BNDCFG_ENABLE       1ULL
776 #define BNDCFG_BNDPRESERVE  2ULL
777 #define BNDCFG_BDIR_MASK    TARGET_PAGE_MASK
778
779 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
780 #define ZMM_B(n) _b_ZMMReg[63 - (n)]
781 #define ZMM_W(n) _w_ZMMReg[31 - (n)]
782 #define ZMM_L(n) _l_ZMMReg[15 - (n)]
783 #define ZMM_S(n) _s_ZMMReg[15 - (n)]
784 #define ZMM_Q(n) _q_ZMMReg[7 - (n)]
785 #define ZMM_D(n) _d_ZMMReg[7 - (n)]
786
787 #define MMX_B(n) _b_MMXReg[7 - (n)]
788 #define MMX_W(n) _w_MMXReg[3 - (n)]
789 #define MMX_L(n) _l_MMXReg[1 - (n)]
790 #define MMX_S(n) _s_MMXReg[1 - (n)]
791 #else
792 #define ZMM_B(n) _b_ZMMReg[n]
793 #define ZMM_W(n) _w_ZMMReg[n]
794 #define ZMM_L(n) _l_ZMMReg[n]
795 #define ZMM_S(n) _s_ZMMReg[n]
796 #define ZMM_Q(n) _q_ZMMReg[n]
797 #define ZMM_D(n) _d_ZMMReg[n]
798
799 #define MMX_B(n) _b_MMXReg[n]
800 #define MMX_W(n) _w_MMXReg[n]
801 #define MMX_L(n) _l_MMXReg[n]
802 #define MMX_S(n) _s_MMXReg[n]
803 #endif
804 #define MMX_Q(n) _q_MMXReg[n]
805
806 typedef union {
807     floatx80 d __attribute__((aligned(16)));
808     MMXReg mmx;
809 } FPReg;
810
811 typedef struct {
812     uint64_t base;
813     uint64_t mask;
814 } MTRRVar;
815
816 #define CPU_NB_REGS64 16
817 #define CPU_NB_REGS32 8
818
819 #ifdef TARGET_X86_64
820 #define CPU_NB_REGS CPU_NB_REGS64
821 #else
822 #define CPU_NB_REGS CPU_NB_REGS32
823 #endif
824
825 #define MAX_FIXED_COUNTERS 3
826 #define MAX_GP_COUNTERS    (MSR_IA32_PERF_STATUS - MSR_P6_EVNTSEL0)
827
828 #define NB_MMU_MODES 3
829 #define TARGET_INSN_START_EXTRA_WORDS 1
830
831 #define NB_OPMASK_REGS 8
832
833 typedef enum TPRAccess {
834     TPR_ACCESS_READ,
835     TPR_ACCESS_WRITE,
836 } TPRAccess;
837
838 typedef struct CPUX86State {
839     /* standard registers */
840     target_ulong regs[CPU_NB_REGS];
841     target_ulong eip;
842     target_ulong eflags; /* eflags register. During CPU emulation, CC
843                         flags and DF are set to zero because they are
844                         stored elsewhere */
845
846     /* emulator internal eflags handling */
847     target_ulong cc_dst;
848     target_ulong cc_src;
849     target_ulong cc_src2;
850     uint32_t cc_op;
851     int32_t df; /* D flag : 1 if D = 0, -1 if D = 1 */
852     uint32_t hflags; /* TB flags, see HF_xxx constants. These flags
853                         are known at translation time. */
854     uint32_t hflags2; /* various other flags, see HF2_xxx constants. */
855
856     /* segments */
857     SegmentCache segs[6]; /* selector values */
858     SegmentCache ldt;
859     SegmentCache tr;
860     SegmentCache gdt; /* only base and limit are used */
861     SegmentCache idt; /* only base and limit are used */
862
863     target_ulong cr[5]; /* NOTE: cr1 is unused */
864     int32_t a20_mask;
865
866     BNDReg bnd_regs[4];
867     BNDCSReg bndcs_regs;
868     uint64_t msr_bndcfgs;
869     uint64_t efer;
870
871     /* Beginning of state preserved by INIT (dummy marker).  */
872     struct {} start_init_save;
873
874     /* FPU state */
875     unsigned int fpstt; /* top of stack index */
876     uint16_t fpus;
877     uint16_t fpuc;
878     uint8_t fptags[8];   /* 0 = valid, 1 = empty */
879     FPReg fpregs[8];
880     /* KVM-only so far */
881     uint16_t fpop;
882     uint64_t fpip;
883     uint64_t fpdp;
884
885     /* emulator internal variables */
886     float_status fp_status;
887     floatx80 ft0;
888
889     float_status mmx_status; /* for 3DNow! float ops */
890     float_status sse_status;
891     uint32_t mxcsr;
892     ZMMReg xmm_regs[CPU_NB_REGS == 8 ? 8 : 32];
893     ZMMReg xmm_t0;
894     MMXReg mmx_t0;
895
896     uint64_t opmask_regs[NB_OPMASK_REGS];
897
898     /* sysenter registers */
899     uint32_t sysenter_cs;
900     target_ulong sysenter_esp;
901     target_ulong sysenter_eip;
902     uint64_t star;
903
904     uint64_t vm_hsave;
905
906 #ifdef TARGET_X86_64
907     target_ulong lstar;
908     target_ulong cstar;
909     target_ulong fmask;
910     target_ulong kernelgsbase;
911 #endif
912
913     uint64_t tsc;
914     uint64_t tsc_adjust;
915     uint64_t tsc_deadline;
916
917     uint64_t mcg_status;
918     uint64_t msr_ia32_misc_enable;
919     uint64_t msr_ia32_feature_control;
920
921     uint64_t msr_fixed_ctr_ctrl;
922     uint64_t msr_global_ctrl;
923     uint64_t msr_global_status;
924     uint64_t msr_global_ovf_ctrl;
925     uint64_t msr_fixed_counters[MAX_FIXED_COUNTERS];
926     uint64_t msr_gp_counters[MAX_GP_COUNTERS];
927     uint64_t msr_gp_evtsel[MAX_GP_COUNTERS];
928
929     uint64_t pat;
930     uint32_t smbase;
931
932     /* End of state preserved by INIT (dummy marker).  */
933     struct {} end_init_save;
934
935     uint64_t system_time_msr;
936     uint64_t wall_clock_msr;
937     uint64_t steal_time_msr;
938     uint64_t async_pf_en_msr;
939     uint64_t pv_eoi_en_msr;
940
941     uint64_t msr_hv_hypercall;
942     uint64_t msr_hv_guest_os_id;
943     uint64_t msr_hv_vapic;
944     uint64_t msr_hv_tsc;
945     uint64_t msr_hv_crash_params[HV_X64_MSR_CRASH_PARAMS];
946     uint64_t msr_hv_runtime;
947     uint64_t msr_hv_synic_control;
948     uint64_t msr_hv_synic_version;
949     uint64_t msr_hv_synic_evt_page;
950     uint64_t msr_hv_synic_msg_page;
951     uint64_t msr_hv_synic_sint[HV_SYNIC_SINT_COUNT];
952     uint64_t msr_hv_stimer_config[HV_SYNIC_STIMER_COUNT];
953     uint64_t msr_hv_stimer_count[HV_SYNIC_STIMER_COUNT];
954
955     /* exception/interrupt handling */
956     int error_code;
957     int exception_is_int;
958     target_ulong exception_next_eip;
959     target_ulong dr[8]; /* debug registers; note dr4 and dr5 are unused */
960     union {
961         struct CPUBreakpoint *cpu_breakpoint[4];
962         struct CPUWatchpoint *cpu_watchpoint[4];
963     }; /* break/watchpoints for dr[0..3] */
964     int old_exception;  /* exception in flight */
965
966     uint64_t vm_vmcb;
967     uint64_t tsc_offset;
968     uint64_t intercept;
969     uint16_t intercept_cr_read;
970     uint16_t intercept_cr_write;
971     uint16_t intercept_dr_read;
972     uint16_t intercept_dr_write;
973     uint32_t intercept_exceptions;
974     uint8_t v_tpr;
975
976     /* KVM states, automatically cleared on reset */
977     uint8_t nmi_injected;
978     uint8_t nmi_pending;
979
980     CPU_COMMON
981
982     /* Fields from here on are preserved across CPU reset. */
983
984     /* processor features (e.g. for CPUID insn) */
985     uint32_t cpuid_level;
986     uint32_t cpuid_xlevel;
987     uint32_t cpuid_xlevel2;
988     uint32_t cpuid_vendor1;
989     uint32_t cpuid_vendor2;
990     uint32_t cpuid_vendor3;
991     uint32_t cpuid_version;
992     FeatureWordArray features;
993     uint32_t cpuid_model[12];
994
995     /* MTRRs */
996     uint64_t mtrr_fixed[11];
997     uint64_t mtrr_deftype;
998     MTRRVar mtrr_var[MSR_MTRRcap_VCNT];
999
1000     /* For KVM */
1001     uint32_t mp_state;
1002     int32_t exception_injected;
1003     int32_t interrupt_injected;
1004     uint8_t soft_interrupt;
1005     uint8_t has_error_code;
1006     uint32_t sipi_vector;
1007     bool tsc_valid;
1008     int64_t tsc_khz;
1009     int64_t user_tsc_khz; /* for sanity check only */
1010     void *kvm_xsave_buf;
1011
1012     uint64_t mcg_cap;
1013     uint64_t mcg_ctl;
1014     uint64_t mce_banks[MCE_BANKS_DEF*4];
1015
1016     uint64_t tsc_aux;
1017
1018     /* vmstate */
1019     uint16_t fpus_vmstate;
1020     uint16_t fptag_vmstate;
1021     uint16_t fpregs_format_vmstate;
1022     uint64_t xstate_bv;
1023
1024     uint64_t xcr0;
1025     uint64_t xss;
1026
1027     uint32_t pkru;
1028
1029     TPRAccess tpr_access_type;
1030 } CPUX86State;
1031
1032 /**
1033  * X86CPU:
1034  * @env: #CPUX86State
1035  * @migratable: If set, only migratable flags will be accepted when "enforce"
1036  * mode is used, and only migratable flags will be included in the "host"
1037  * CPU model.
1038  *
1039  * An x86 CPU.
1040  */
1041 struct X86CPU {
1042     /*< private >*/
1043     CPUState parent_obj;
1044     /*< public >*/
1045
1046     CPUX86State env;
1047
1048     bool hyperv_vapic;
1049     bool hyperv_relaxed_timing;
1050     int hyperv_spinlock_attempts;
1051     char *hyperv_vendor_id;
1052     bool hyperv_time;
1053     bool hyperv_crash;
1054     bool hyperv_reset;
1055     bool hyperv_vpindex;
1056     bool hyperv_runtime;
1057     bool hyperv_synic;
1058     bool hyperv_stimer;
1059     bool check_cpuid;
1060     bool enforce_cpuid;
1061     bool expose_kvm;
1062     bool migratable;
1063     bool host_features;
1064     int64_t apic_id;
1065
1066     /* if true the CPUID code directly forward host cache leaves to the guest */
1067     bool cache_info_passthrough;
1068
1069     /* Features that were filtered out because of missing host capabilities */
1070     uint32_t filtered_features[FEATURE_WORDS];
1071
1072     /* Enable PMU CPUID bits. This can't be enabled by default yet because
1073      * it doesn't have ABI stability guarantees, as it passes all PMU CPUID
1074      * bits returned by GET_SUPPORTED_CPUID (that depend on host CPU and kernel
1075      * capabilities) directly to the guest.
1076      */
1077     bool enable_pmu;
1078
1079     /* in order to simplify APIC support, we leave this pointer to the
1080        user */
1081     struct DeviceState *apic_state;
1082     struct MemoryRegion *cpu_as_root, *cpu_as_mem, *smram;
1083     Notifier machine_done;
1084 };
1085
1086 static inline X86CPU *x86_env_get_cpu(CPUX86State *env)
1087 {
1088     return container_of(env, X86CPU, env);
1089 }
1090
1091 #define ENV_GET_CPU(e) CPU(x86_env_get_cpu(e))
1092
1093 #define ENV_OFFSET offsetof(X86CPU, env)
1094
1095 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1096 extern struct VMStateDescription vmstate_x86_cpu;
1097 #endif
1098
1099 /**
1100  * x86_cpu_do_interrupt:
1101  * @cpu: vCPU the interrupt is to be handled by.
1102  */
1103 void x86_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
1104 bool x86_cpu_exec_interrupt(CPUState *cpu, int int_req);
1105
1106 int x86_cpu_write_elf64_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cpu,
1107                              int cpuid, void *opaque);
1108 int x86_cpu_write_elf32_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cpu,
1109                              int cpuid, void *opaque);
1110 int x86_cpu_write_elf64_qemunote(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cpu,
1111                                  void *opaque);
1112 int x86_cpu_write_elf32_qemunote(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cpu,
1113                                  void *opaque);
1114
1115 void x86_cpu_get_memory_mapping(CPUState *cpu, MemoryMappingList *list,
1116                                 Error **errp);
1117
1118 void x86_cpu_dump_state(CPUState *cs, FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf,
1119                         int flags);
1120
1121 hwaddr x86_cpu_get_phys_page_debug(CPUState *cpu, vaddr addr);
1122
1123 int x86_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
1124 int x86_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
1125
1126 void x86_cpu_exec_enter(CPUState *cpu);
1127 void x86_cpu_exec_exit(CPUState *cpu);
1128
1129 X86CPU *cpu_x86_init(const char *cpu_model);
1130 X86CPU *cpu_x86_create(const char *cpu_model, Error **errp);
1131 int cpu_x86_exec(CPUState *cpu);
1132 void x86_cpu_list(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf);
1133 void x86_cpudef_setup(void);
1134 int cpu_x86_support_mca_broadcast(CPUX86State *env);
1135
1136 int cpu_get_pic_interrupt(CPUX86State *s);
1137 /* MSDOS compatibility mode FPU exception support */
1138 void cpu_set_ferr(CPUX86State *s);
1139
1140 /* this function must always be used to load data in the segment
1141    cache: it synchronizes the hflags with the segment cache values */
1142 static inline void cpu_x86_load_seg_cache(CPUX86State *env,
1143                                           int seg_reg, unsigned int selector,
1144                                           target_ulong base,
1145                                           unsigned int limit,
1146                                           unsigned int flags)
1147 {
1148     SegmentCache *sc;
1149     unsigned int new_hflags;
1150
1151     sc = &env->segs[seg_reg];
1152     sc->selector = selector;
1153     sc->base = base;
1154     sc->limit = limit;
1155     sc->flags = flags;
1156
1157     /* update the hidden flags */
1158     {
1159         if (seg_reg == R_CS) {
1160 #ifdef TARGET_X86_64
1161             if ((env->hflags & HF_LMA_MASK) && (flags & DESC_L_MASK)) {
1162                 /* long mode */
1163                 env->hflags |= HF_CS32_MASK | HF_SS32_MASK | HF_CS64_MASK;
1164                 env->hflags &= ~(HF_ADDSEG_MASK);
1165             } else
1166 #endif
1167             {
1168                 /* legacy / compatibility case */
1169                 new_hflags = (env->segs[R_CS].flags & DESC_B_MASK)
1170                     >> (DESC_B_SHIFT - HF_CS32_SHIFT);
1171                 env->hflags = (env->hflags & ~(HF_CS32_MASK | HF_CS64_MASK)) |
1172                     new_hflags;
1173             }
1174         }
1175         if (seg_reg == R_SS) {
1176             int cpl = (flags >> DESC_DPL_SHIFT) & 3;
1177 #if HF_CPL_MASK != 3
1178 #error HF_CPL_MASK is hardcoded
1179 #endif
1180             env->hflags = (env->hflags & ~HF_CPL_MASK) | cpl;
1181         }
1182         new_hflags = (env->segs[R_SS].flags & DESC_B_MASK)
1183             >> (DESC_B_SHIFT - HF_SS32_SHIFT);
1184         if (env->hflags & HF_CS64_MASK) {
1185             /* zero base assumed for DS, ES and SS in long mode */
1186         } else if (!(env->cr[0] & CR0_PE_MASK) ||
1187                    (env->eflags & VM_MASK) ||
1188                    !(env->hflags & HF_CS32_MASK)) {
1189             /* XXX: try to avoid this test. The problem comes from the
1190                fact that is real mode or vm86 mode we only modify the
1191                'base' and 'selector' fields of the segment cache to go
1192                faster. A solution may be to force addseg to one in
1193                translate-i386.c. */
1194             new_hflags |= HF_ADDSEG_MASK;
1195         } else {
1196             new_hflags |= ((env->segs[R_DS].base |
1197                             env->segs[R_ES].base |
1198                             env->segs[R_SS].base) != 0) <<
1199                 HF_ADDSEG_SHIFT;
1200         }
1201         env->hflags = (env->hflags &
1202                        ~(HF_SS32_MASK | HF_ADDSEG_MASK)) | new_hflags;
1203     }
1204 }
1205
1206 static inline void cpu_x86_load_seg_cache_sipi(X86CPU *cpu,
1207                                                uint8_t sipi_vector)
1208 {
1209     CPUState *cs = CPU(cpu);
1210     CPUX86State *env = &cpu->env;
1211
1212     env->eip = 0;
1213     cpu_x86_load_seg_cache(env, R_CS, sipi_vector << 8,
1214                            sipi_vector << 12,
1215                            env->segs[R_CS].limit,
1216                            env->segs[R_CS].flags);
1217     cs->halted = 0;
1218 }
1219
1220 int cpu_x86_get_descr_debug(CPUX86State *env, unsigned int selector,
1221                             target_ulong *base, unsigned int *limit,
1222                             unsigned int *flags);
1223
1224 /* op_helper.c */
1225 /* used for debug or cpu save/restore */
1226 void cpu_get_fp80(uint64_t *pmant, uint16_t *pexp, floatx80 f);
1227 floatx80 cpu_set_fp80(uint64_t mant, uint16_t upper);
1228
1229 /* cpu-exec.c */
1230 /* the following helpers are only usable in user mode simulation as
1231    they can trigger unexpected exceptions */
1232 void cpu_x86_load_seg(CPUX86State *s, int seg_reg, int selector);
1233 void cpu_x86_fsave(CPUX86State *s, target_ulong ptr, int data32);
1234 void cpu_x86_frstor(CPUX86State *s, target_ulong ptr, int data32);
1235
1236 /* you can call this signal handler from your SIGBUS and SIGSEGV
1237    signal handlers to inform the virtual CPU of exceptions. non zero
1238    is returned if the signal was handled by the virtual CPU.  */
1239 int cpu_x86_signal_handler(int host_signum, void *pinfo,
1240                            void *puc);
1241
1242 /* cpu.c */
1243 typedef struct ExtSaveArea {
1244     uint32_t feature, bits;
1245     uint32_t offset, size;
1246 } ExtSaveArea;
1247
1248 extern const ExtSaveArea x86_ext_save_areas[];
1249
1250 void cpu_x86_cpuid(CPUX86State *env, uint32_t index, uint32_t count,
1251                    uint32_t *eax, uint32_t *ebx,
1252                    uint32_t *ecx, uint32_t *edx);
1253 void cpu_clear_apic_feature(CPUX86State *env);
1254 void host_cpuid(uint32_t function, uint32_t count,
1255                 uint32_t *eax, uint32_t *ebx, uint32_t *ecx, uint32_t *edx);
1256
1257 /* helper.c */
1258 int x86_cpu_handle_mmu_fault(CPUState *cpu, vaddr addr,
1259                              int is_write, int mmu_idx);
1260 void x86_cpu_set_a20(X86CPU *cpu, int a20_state);
1261
1262 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1263 uint8_t x86_ldub_phys(CPUState *cs, hwaddr addr);
1264 uint32_t x86_lduw_phys(CPUState *cs, hwaddr addr);
1265 uint32_t x86_ldl_phys(CPUState *cs, hwaddr addr);
1266 uint64_t x86_ldq_phys(CPUState *cs, hwaddr addr);
1267 void x86_stb_phys(CPUState *cs, hwaddr addr, uint8_t val);
1268 void x86_stl_phys_notdirty(CPUState *cs, hwaddr addr, uint32_t val);
1269 void x86_stw_phys(CPUState *cs, hwaddr addr, uint32_t val);
1270 void x86_stl_phys(CPUState *cs, hwaddr addr, uint32_t val);
1271 void x86_stq_phys(CPUState *cs, hwaddr addr, uint64_t val);
1272 #endif
1273
1274 void breakpoint_handler(CPUState *cs);
1275
1276 /* will be suppressed */
1277 void cpu_x86_update_cr0(CPUX86State *env, uint32_t new_cr0);
1278 void cpu_x86_update_cr3(CPUX86State *env, target_ulong new_cr3);
1279 void cpu_x86_update_cr4(CPUX86State *env, uint32_t new_cr4);
1280 void cpu_x86_update_dr7(CPUX86State *env, uint32_t new_dr7);
1281
1282 /* hw/pc.c */
1283 uint64_t cpu_get_tsc(CPUX86State *env);
1284
1285 #define TARGET_PAGE_BITS 12
1286
1287 #ifdef TARGET_X86_64
1288 #define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 52
1289 /* ??? This is really 48 bits, sign-extended, but the only thing
1290    accessible to userland with bit 48 set is the VSYSCALL, and that
1291    is handled via other mechanisms.  */
1292 #define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 47
1293 #else
1294 #define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 36
1295 #define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 32
1296 #endif
1297
1298 /* XXX: This value should match the one returned by CPUID
1299  * and in exec.c */
1300 # if defined(TARGET_X86_64)
1301 # define PHYS_ADDR_MASK 0xffffffffffLL
1302 # else
1303 # define PHYS_ADDR_MASK 0xfffffffffLL
1304 # endif
1305
1306 #define cpu_init(cpu_model) CPU(cpu_x86_init(cpu_model))
1307
1308 #define cpu_exec cpu_x86_exec
1309 #define cpu_signal_handler cpu_x86_signal_handler
1310 #define cpu_list x86_cpu_list
1311 #define cpudef_setup x86_cpudef_setup
1312
1313 /* MMU modes definitions */
1314 #define MMU_MODE0_SUFFIX _ksmap
1315 #define MMU_MODE1_SUFFIX _user
1316 #define MMU_MODE2_SUFFIX _knosmap /* SMAP disabled or CPL<3 && AC=1 */
1317 #define MMU_KSMAP_IDX   0
1318 #define MMU_USER_IDX    1
1319 #define MMU_KNOSMAP_IDX 2
1320 static inline int cpu_mmu_index(CPUX86State *env, bool ifetch)
1321 {
1322     return (env->hflags & HF_CPL_MASK) == 3 ? MMU_USER_IDX :
1323         (!(env->hflags & HF_SMAP_MASK) || (env->eflags & AC_MASK))
1324         ? MMU_KNOSMAP_IDX : MMU_KSMAP_IDX;
1325 }
1326
1327 static inline int cpu_mmu_index_kernel(CPUX86State *env)
1328 {
1329     return !(env->hflags & HF_SMAP_MASK) ? MMU_KNOSMAP_IDX :
1330         ((env->hflags & HF_CPL_MASK) < 3 && (env->eflags & AC_MASK))
1331         ? MMU_KNOSMAP_IDX : MMU_KSMAP_IDX;
1332 }
1333
1334 #define CC_DST  (env->cc_dst)
1335 #define CC_SRC  (env->cc_src)
1336 #define CC_SRC2 (env->cc_src2)
1337 #define CC_OP   (env->cc_op)
1338
1339 /* n must be a constant to be efficient */
1340 static inline target_long lshift(target_long x, int n)
1341 {
1342     if (n >= 0) {
1343         return x << n;
1344     } else {
1345         return x >> (-n);
1346     }
1347 }
1348
1349 /* float macros */
1350 #define FT0    (env->ft0)
1351 #define ST0    (env->fpregs[env->fpstt].d)
1352 #define ST(n)  (env->fpregs[(env->fpstt + (n)) & 7].d)
1353 #define ST1    ST(1)
1354
1355 /* translate.c */
1356 void tcg_x86_init(void);
1357
1358 #include "exec/cpu-all.h"
1359 #include "svm.h"
1360
1361 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
1362 #include "hw/i386/apic.h"
1363 #endif
1364
1365 static inline void cpu_get_tb_cpu_state(CPUX86State *env, target_ulong *pc,
1366                                         target_ulong *cs_base, uint32_t *flags)
1367 {
1368     *cs_base = env->segs[R_CS].base;
1369     *pc = *cs_base + env->eip;
1370     *flags = env->hflags |
1371         (env->eflags & (IOPL_MASK | TF_MASK | RF_MASK | VM_MASK | AC_MASK));
1372 }
1373
1374 void do_cpu_init(X86CPU *cpu);
1375 void do_cpu_sipi(X86CPU *cpu);
1376
1377 #define MCE_INJECT_BROADCAST    1
1378 #define MCE_INJECT_UNCOND_AO    2
1379
1380 void cpu_x86_inject_mce(Monitor *mon, X86CPU *cpu, int bank,
1381                         uint64_t status, uint64_t mcg_status, uint64_t addr,
1382                         uint64_t misc, int flags);
1383
1384 /* excp_helper.c */
1385 void QEMU_NORETURN raise_exception(CPUX86State *env, int exception_index);
1386 void QEMU_NORETURN raise_exception_ra(CPUX86State *env, int exception_index,
1387                                       uintptr_t retaddr);
1388 void QEMU_NORETURN raise_exception_err(CPUX86State *env, int exception_index,
1389                                        int error_code);
1390 void QEMU_NORETURN raise_exception_err_ra(CPUX86State *env, int exception_index,
1391                                           int error_code, uintptr_t retaddr);
1392 void QEMU_NORETURN raise_interrupt(CPUX86State *nenv, int intno, int is_int,
1393                                    int error_code, int next_eip_addend);
1394
1395 /* cc_helper.c */
1396 extern const uint8_t parity_table[256];
1397 uint32_t cpu_cc_compute_all(CPUX86State *env1, int op);
1398 void update_fp_status(CPUX86State *env);
1399
1400 static inline uint32_t cpu_compute_eflags(CPUX86State *env)
1401 {
1402     return env->eflags | cpu_cc_compute_all(env, CC_OP) | (env->df & DF_MASK);
1403 }
1404
1405 /* NOTE: the translator must set DisasContext.cc_op to CC_OP_EFLAGS
1406  * after generating a call to a helper that uses this.
1407  */
1408 static inline void cpu_load_eflags(CPUX86State *env, int eflags,
1409                                    int update_mask)
1410 {
1411     CC_SRC = eflags & (CC_O | CC_S | CC_Z | CC_A | CC_P | CC_C);
1412     CC_OP = CC_OP_EFLAGS;
1413     env->df = 1 - (2 * ((eflags >> 10) & 1));
1414     env->eflags = (env->eflags & ~update_mask) |
1415         (eflags & update_mask) | 0x2;
1416 }
1417
1418 /* load efer and update the corresponding hflags. XXX: do consistency
1419    checks with cpuid bits? */
1420 static inline void cpu_load_efer(CPUX86State *env, uint64_t val)
1421 {
1422     env->efer = val;
1423     env->hflags &= ~(HF_LMA_MASK | HF_SVME_MASK);
1424     if (env->efer & MSR_EFER_LMA) {
1425         env->hflags |= HF_LMA_MASK;
1426     }
1427     if (env->efer & MSR_EFER_SVME) {
1428         env->hflags |= HF_SVME_MASK;
1429     }
1430 }
1431
1432 static inline MemTxAttrs cpu_get_mem_attrs(CPUX86State *env)
1433 {
1434     return ((MemTxAttrs) { .secure = (env->hflags & HF_SMM_MASK) != 0 });
1435 }
1436
1437 /* fpu_helper.c */
1438 void cpu_set_mxcsr(CPUX86State *env, uint32_t val);
1439 void cpu_set_fpuc(CPUX86State *env, uint16_t val);
1440
1441 /* mem_helper.c */
1442 void helper_lock_init(void);
1443
1444 /* svm_helper.c */
1445 void cpu_svm_check_intercept_param(CPUX86State *env1, uint32_t type,
1446                                    uint64_t param);
1447 void cpu_vmexit(CPUX86State *nenv, uint32_t exit_code, uint64_t exit_info_1);
1448
1449 /* seg_helper.c */
1450 void do_interrupt_x86_hardirq(CPUX86State *env, int intno, int is_hw);
1451
1452 /* smm_helper.c */
1453 void do_smm_enter(X86CPU *cpu);
1454 void cpu_smm_update(X86CPU *cpu);
1455
1456 /* apic.c */
1457 void cpu_report_tpr_access(CPUX86State *env, TPRAccess access);
1458 void apic_handle_tpr_access_report(DeviceState *d, target_ulong ip,
1459                                    TPRAccess access);
1460
1461
1462 /* Change the value of a KVM-specific default
1463  *
1464  * If value is NULL, no default will be set and the original
1465  * value from the CPU model table will be kept.
1466  *
1467  * It is valid to call this function only for properties that
1468  * are already present in the kvm_default_props table.
1469  */
1470 void x86_cpu_change_kvm_default(const char *prop, const char *value);
1471
1472 /* mpx_helper.c */
1473 void cpu_sync_bndcs_hflags(CPUX86State *env);
1474
1475 /* Return name of 32-bit register, from a R_* constant */
1476 const char *get_register_name_32(unsigned int reg);
1477
1478 void enable_compat_apic_id_mode(void);
1479
1480 #define APIC_DEFAULT_ADDRESS 0xfee00000
1481 #define APIC_SPACE_SIZE      0x100000
1482
1483 void x86_cpu_dump_local_apic_state(CPUState *cs, FILE *f,
1484                                    fprintf_function cpu_fprintf, int flags);
1485
1486 /* cpu.c */
1487 bool cpu_is_bsp(X86CPU *cpu);
1488
1489 #endif /* CPU_I386_H */