1*2345347eSHal Finkel //===------ PPCDisassembler.cpp - Disassembler for PowerPC ------*- C++ -*-===//
2*2345347eSHal Finkel //
3*2345347eSHal Finkel //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4*2345347eSHal Finkel //
5*2345347eSHal Finkel // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6*2345347eSHal Finkel // License. See LICENSE.TXT for details.
7*2345347eSHal Finkel //
8*2345347eSHal Finkel //===----------------------------------------------------------------------===//
9*2345347eSHal Finkel 
10*2345347eSHal Finkel #include "PPC.h"
11*2345347eSHal Finkel #include "llvm/MC/MCDisassembler.h"
12*2345347eSHal Finkel #include "llvm/MC/MCFixedLenDisassembler.h"
13*2345347eSHal Finkel #include "llvm/MC/MCInst.h"
14*2345347eSHal Finkel #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
15*2345347eSHal Finkel #include "llvm/Support/MemoryObject.h"
16*2345347eSHal Finkel #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
17*2345347eSHal Finkel 
18*2345347eSHal Finkel using namespace llvm;
19*2345347eSHal Finkel 
20*2345347eSHal Finkel typedef MCDisassembler::DecodeStatus DecodeStatus;
21*2345347eSHal Finkel 
22*2345347eSHal Finkel namespace {
23*2345347eSHal Finkel class PPCDisassembler : public MCDisassembler {
24*2345347eSHal Finkel public:
25*2345347eSHal Finkel   PPCDisassembler(const MCSubtargetInfo &STI)
26*2345347eSHal Finkel     : MCDisassembler(STI) {}
27*2345347eSHal Finkel   virtual ~PPCDisassembler() {}
28*2345347eSHal Finkel 
29*2345347eSHal Finkel   // Override MCDisassembler.
30*2345347eSHal Finkel   virtual DecodeStatus getInstruction(MCInst &instr,
31*2345347eSHal Finkel                                       uint64_t &size,
32*2345347eSHal Finkel                                       const MemoryObject &region,
33*2345347eSHal Finkel                                       uint64_t address,
34*2345347eSHal Finkel                                       raw_ostream &vStream,
35*2345347eSHal Finkel                                       raw_ostream &cStream) const LLVM_OVERRIDE;
36*2345347eSHal Finkel };
37*2345347eSHal Finkel } // end anonymous namespace
38*2345347eSHal Finkel 
39*2345347eSHal Finkel static MCDisassembler *createPPCDisassembler(const Target &T,
40*2345347eSHal Finkel                                              const MCSubtargetInfo &STI) {
41*2345347eSHal Finkel   return new PPCDisassembler(STI);
42*2345347eSHal Finkel }
43*2345347eSHal Finkel 
44*2345347eSHal Finkel extern "C" void LLVMInitializePowerPCDisassembler() {
45*2345347eSHal Finkel   // Register the disassembler for each target.
46*2345347eSHal Finkel   TargetRegistry::RegisterMCDisassembler(ThePPC32Target,
47*2345347eSHal Finkel                                          createPPCDisassembler);
48*2345347eSHal Finkel   TargetRegistry::RegisterMCDisassembler(ThePPC64Target,
49*2345347eSHal Finkel                                          createPPCDisassembler);
50*2345347eSHal Finkel   TargetRegistry::RegisterMCDisassembler(ThePPC64LETarget,
51*2345347eSHal Finkel                                          createPPCDisassembler);
52*2345347eSHal Finkel }
53*2345347eSHal Finkel 
54*2345347eSHal Finkel // FIXME: These can be generated by TableGen from the existing register
55*2345347eSHal Finkel // encoding values!
56*2345347eSHal Finkel 
57*2345347eSHal Finkel static const unsigned CRRegs[] = {
58*2345347eSHal Finkel   PPC::CR0, PPC::CR1, PPC::CR2, PPC::CR3,
59*2345347eSHal Finkel   PPC::CR4, PPC::CR5, PPC::CR6, PPC::CR7
60*2345347eSHal Finkel };
61*2345347eSHal Finkel 
62*2345347eSHal Finkel static const unsigned CRBITRegs[] = {
63*2345347eSHal Finkel   PPC::CR0LT, PPC::CR0GT, PPC::CR0EQ, PPC::CR0UN,
64*2345347eSHal Finkel   PPC::CR1LT, PPC::CR1GT, PPC::CR1EQ, PPC::CR1UN,
65*2345347eSHal Finkel   PPC::CR2LT, PPC::CR2GT, PPC::CR2EQ, PPC::CR2UN,
66*2345347eSHal Finkel   PPC::CR3LT, PPC::CR3GT, PPC::CR3EQ, PPC::CR3UN,
67*2345347eSHal Finkel   PPC::CR4LT, PPC::CR4GT, PPC::CR4EQ, PPC::CR4UN,
68*2345347eSHal Finkel   PPC::CR5LT, PPC::CR5GT, PPC::CR5EQ, PPC::CR5UN,
69*2345347eSHal Finkel   PPC::CR6LT, PPC::CR6GT, PPC::CR6EQ, PPC::CR6UN,
70*2345347eSHal Finkel   PPC::CR7LT, PPC::CR7GT, PPC::CR7EQ, PPC::CR7UN
71*2345347eSHal Finkel };
72*2345347eSHal Finkel 
73*2345347eSHal Finkel static const unsigned FRegs[] = {
74*2345347eSHal Finkel   PPC::F0, PPC::F1, PPC::F2, PPC::F3,
75*2345347eSHal Finkel   PPC::F4, PPC::F5, PPC::F6, PPC::F7,
76*2345347eSHal Finkel   PPC::F8, PPC::F9, PPC::F10, PPC::F11,
77*2345347eSHal Finkel   PPC::F12, PPC::F13, PPC::F14, PPC::F15,
78*2345347eSHal Finkel   PPC::F16, PPC::F17, PPC::F18, PPC::F19,
79*2345347eSHal Finkel   PPC::F20, PPC::F21, PPC::F22, PPC::F23,
80*2345347eSHal Finkel   PPC::F24, PPC::F25, PPC::F26, PPC::F27,
81*2345347eSHal Finkel   PPC::F28, PPC::F29, PPC::F30, PPC::F31
82*2345347eSHal Finkel };
83*2345347eSHal Finkel 
84*2345347eSHal Finkel static const unsigned VRegs[] = {
85*2345347eSHal Finkel   PPC::V0, PPC::V1, PPC::V2, PPC::V3,
86*2345347eSHal Finkel   PPC::V4, PPC::V5, PPC::V6, PPC::V7,
87*2345347eSHal Finkel   PPC::V8, PPC::V9, PPC::V10, PPC::V11,
88*2345347eSHal Finkel   PPC::V12, PPC::V13, PPC::V14, PPC::V15,
89*2345347eSHal Finkel   PPC::V16, PPC::V17, PPC::V18, PPC::V19,
90*2345347eSHal Finkel   PPC::V20, PPC::V21, PPC::V22, PPC::V23,
91*2345347eSHal Finkel   PPC::V24, PPC::V25, PPC::V26, PPC::V27,
92*2345347eSHal Finkel   PPC::V28, PPC::V29, PPC::V30, PPC::V31
93*2345347eSHal Finkel };
94*2345347eSHal Finkel 
95*2345347eSHal Finkel static const unsigned GPRegs[] = {
96*2345347eSHal Finkel   PPC::R0, PPC::R1, PPC::R2, PPC::R3,
97*2345347eSHal Finkel   PPC::R4, PPC::R5, PPC::R6, PPC::R7,
98*2345347eSHal Finkel   PPC::R8, PPC::R9, PPC::R10, PPC::R11,
99*2345347eSHal Finkel   PPC::R12, PPC::R13, PPC::R14, PPC::R15,
100*2345347eSHal Finkel   PPC::R16, PPC::R17, PPC::R18, PPC::R19,
101*2345347eSHal Finkel   PPC::R20, PPC::R21, PPC::R22, PPC::R23,
102*2345347eSHal Finkel   PPC::R24, PPC::R25, PPC::R26, PPC::R27,
103*2345347eSHal Finkel   PPC::R28, PPC::R29, PPC::R30, PPC::R31
104*2345347eSHal Finkel };
105*2345347eSHal Finkel 
106*2345347eSHal Finkel static const unsigned GP0Regs[] = {
107*2345347eSHal Finkel   PPC::ZERO, PPC::R1, PPC::R2, PPC::R3,
108*2345347eSHal Finkel   PPC::R4, PPC::R5, PPC::R6, PPC::R7,
109*2345347eSHal Finkel   PPC::R8, PPC::R9, PPC::R10, PPC::R11,
110*2345347eSHal Finkel   PPC::R12, PPC::R13, PPC::R14, PPC::R15,
111*2345347eSHal Finkel   PPC::R16, PPC::R17, PPC::R18, PPC::R19,
112*2345347eSHal Finkel   PPC::R20, PPC::R21, PPC::R22, PPC::R23,
113*2345347eSHal Finkel   PPC::R24, PPC::R25, PPC::R26, PPC::R27,
114*2345347eSHal Finkel   PPC::R28, PPC::R29, PPC::R30, PPC::R31
115*2345347eSHal Finkel };
116*2345347eSHal Finkel 
117*2345347eSHal Finkel static const unsigned G8Regs[] = {
118*2345347eSHal Finkel   PPC::X0, PPC::X1, PPC::X2, PPC::X3,
119*2345347eSHal Finkel   PPC::X4, PPC::X5, PPC::X6, PPC::X7,
120*2345347eSHal Finkel   PPC::X8, PPC::X9, PPC::X10, PPC::X11,
121*2345347eSHal Finkel   PPC::X12, PPC::X13, PPC::X14, PPC::X15,
122*2345347eSHal Finkel   PPC::X16, PPC::X17, PPC::X18, PPC::X19,
123*2345347eSHal Finkel   PPC::X20, PPC::X21, PPC::X22, PPC::X23,
124*2345347eSHal Finkel   PPC::X24, PPC::X25, PPC::X26, PPC::X27,
125*2345347eSHal Finkel   PPC::X28, PPC::X29, PPC::X30, PPC::X31
126*2345347eSHal Finkel };
127*2345347eSHal Finkel 
128*2345347eSHal Finkel template <std::size_t N>
129*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
130*2345347eSHal Finkel                                         const unsigned (&Regs)[N]) {
131*2345347eSHal Finkel   assert(RegNo < N && "Invalid register number");
132*2345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(Regs[RegNo]));
133*2345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
134*2345347eSHal Finkel }
135*2345347eSHal Finkel 
136*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeCRRCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
137*2345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
138*2345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
139*2345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, CRRegs);
140*2345347eSHal Finkel }
141*2345347eSHal Finkel 
142*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeCRBITRCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
143*2345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
144*2345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
145*2345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, CRBITRegs);
146*2345347eSHal Finkel }
147*2345347eSHal Finkel 
148*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeF4RCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
149*2345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
150*2345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
151*2345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, FRegs);
152*2345347eSHal Finkel }
153*2345347eSHal Finkel 
154*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeF8RCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
155*2345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
156*2345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
157*2345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, FRegs);
158*2345347eSHal Finkel }
159*2345347eSHal Finkel 
160*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeVRRCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
161*2345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
162*2345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
163*2345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, VRegs);
164*2345347eSHal Finkel }
165*2345347eSHal Finkel 
166*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeGPRCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
167*2345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
168*2345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
169*2345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, GPRegs);
170*2345347eSHal Finkel }
171*2345347eSHal Finkel 
172*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeGPRC_NOR0RegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
173*2345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
174*2345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
175*2345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, GP0Regs);
176*2345347eSHal Finkel }
177*2345347eSHal Finkel 
178*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeG8RCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
179*2345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
180*2345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
181*2345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, G8Regs);
182*2345347eSHal Finkel }
183*2345347eSHal Finkel 
184*2345347eSHal Finkel #define DecodePointerLikeRegClass0 DecodeGPRCRegisterClass
185*2345347eSHal Finkel #define DecodePointerLikeRegClass1 DecodeGPRC_NOR0RegisterClass
186*2345347eSHal Finkel 
187*2345347eSHal Finkel template<unsigned N>
188*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeUImmOperand(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
189*2345347eSHal Finkel                                       int64_t Address, const void *Decoder) {
190*2345347eSHal Finkel   assert(isUInt<N>(Imm) && "Invalid immediate");
191*2345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateImm(Imm));
192*2345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
193*2345347eSHal Finkel }
194*2345347eSHal Finkel 
195*2345347eSHal Finkel template<unsigned N>
196*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeSImmOperand(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
197*2345347eSHal Finkel                                       int64_t Address, const void *Decoder) {
198*2345347eSHal Finkel   assert(isUInt<N>(Imm) && "Invalid immediate");
199*2345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateImm(SignExtend64<N>(Imm)));
200*2345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
201*2345347eSHal Finkel }
202*2345347eSHal Finkel 
203*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeMemRIOperands(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
204*2345347eSHal Finkel                                         int64_t Address, const void *Decoder) {
205*2345347eSHal Finkel   // Decode the memri field (imm, reg), which has the low 16-bits as the
206*2345347eSHal Finkel   // displacement and the next 5 bits as the register #.
207*2345347eSHal Finkel 
208*2345347eSHal Finkel   uint64_t Base = Imm >> 16;
209*2345347eSHal Finkel   uint64_t Disp = Imm & 0xFFFF;
210*2345347eSHal Finkel 
211*2345347eSHal Finkel   assert(Base < 32 && "Invalid base register");
212*2345347eSHal Finkel 
213*2345347eSHal Finkel   switch (Inst.getOpcode()) {
214*2345347eSHal Finkel   default: break;
215*2345347eSHal Finkel   case PPC::LBZU:
216*2345347eSHal Finkel   case PPC::LHAU:
217*2345347eSHal Finkel   case PPC::LHZU:
218*2345347eSHal Finkel   case PPC::LWZU:
219*2345347eSHal Finkel   case PPC::LFSU:
220*2345347eSHal Finkel   case PPC::LFDU:
221*2345347eSHal Finkel     // Add the tied output operand.
222*2345347eSHal Finkel     Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
223*2345347eSHal Finkel     break;
224*2345347eSHal Finkel   case PPC::STBU:
225*2345347eSHal Finkel   case PPC::STHU:
226*2345347eSHal Finkel   case PPC::STWU:
227*2345347eSHal Finkel   case PPC::STFSU:
228*2345347eSHal Finkel   case PPC::STFDU:
229*2345347eSHal Finkel     Inst.insert(Inst.begin(), MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
230*2345347eSHal Finkel     break;
231*2345347eSHal Finkel   }
232*2345347eSHal Finkel 
233*2345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateImm(SignExtend64<16>(Disp)));
234*2345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
235*2345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
236*2345347eSHal Finkel }
237*2345347eSHal Finkel 
238*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeMemRIXOperands(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
239*2345347eSHal Finkel                                          int64_t Address, const void *Decoder) {
240*2345347eSHal Finkel   // Decode the memrix field (imm, reg), which has the low 14-bits as the
241*2345347eSHal Finkel   // displacement and the next 5 bits as the register #.
242*2345347eSHal Finkel 
243*2345347eSHal Finkel   uint64_t Base = Imm >> 14;
244*2345347eSHal Finkel   uint64_t Disp = Imm & 0x3FFF;
245*2345347eSHal Finkel 
246*2345347eSHal Finkel   assert(Base < 32 && "Invalid base register");
247*2345347eSHal Finkel 
248*2345347eSHal Finkel   if (Inst.getOpcode() == PPC::LDU)
249*2345347eSHal Finkel     // Add the tied output operand.
250*2345347eSHal Finkel     Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
251*2345347eSHal Finkel   else if (Inst.getOpcode() == PPC::STDU)
252*2345347eSHal Finkel     Inst.insert(Inst.begin(), MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
253*2345347eSHal Finkel 
254*2345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateImm(SignExtend64<16>(Disp << 2)));
255*2345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
256*2345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
257*2345347eSHal Finkel }
258*2345347eSHal Finkel 
259*2345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeCRBitMOperand(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
260*2345347eSHal Finkel                                         int64_t Address, const void *Decoder) {
261*2345347eSHal Finkel   // The cr bit encoding is 0x80 >> cr_reg_num.
262*2345347eSHal Finkel 
263*2345347eSHal Finkel   unsigned Zeros = countTrailingZeros(Imm);
264*2345347eSHal Finkel   assert(Zeros < 8 && "Invalid CR bit value");
265*2345347eSHal Finkel 
266*2345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(CRRegs[7 - Zeros]));
267*2345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
268*2345347eSHal Finkel }
269*2345347eSHal Finkel 
270*2345347eSHal Finkel #include "PPCGenDisassemblerTables.inc"
271*2345347eSHal Finkel 
272*2345347eSHal Finkel DecodeStatus PPCDisassembler::getInstruction(MCInst &MI, uint64_t &Size,
273*2345347eSHal Finkel                                                  const MemoryObject &Region,
274*2345347eSHal Finkel                                                  uint64_t Address,
275*2345347eSHal Finkel                                                  raw_ostream &os,
276*2345347eSHal Finkel                                                  raw_ostream &cs) const {
277*2345347eSHal Finkel   // Get the four bytes of the instruction.
278*2345347eSHal Finkel   uint8_t Bytes[4];
279*2345347eSHal Finkel   Size = 4;
280*2345347eSHal Finkel   if (Region.readBytes(Address, Size, Bytes) == -1) {
281*2345347eSHal Finkel     Size = 0;
282*2345347eSHal Finkel     return MCDisassembler::Fail;
283*2345347eSHal Finkel   }
284*2345347eSHal Finkel 
285*2345347eSHal Finkel   // The instruction is big-endian encoded.
286*2345347eSHal Finkel   uint32_t Inst = (Bytes[0] << 24) |
287*2345347eSHal Finkel                   (Bytes[1] << 16) |
288*2345347eSHal Finkel                   (Bytes[2] <<  8) |
289*2345347eSHal Finkel                   (Bytes[3] <<  0);
290*2345347eSHal Finkel 
291*2345347eSHal Finkel   return decodeInstruction(DecoderTable32, MI, Inst, Address, this, STI);
292*2345347eSHal Finkel }
293*2345347eSHal Finkel 
294