12345347eSHal Finkel //===------ PPCDisassembler.cpp - Disassembler for PowerPC ------*- C++ -*-===//
22345347eSHal Finkel //
32345347eSHal Finkel //                     The LLVM Compiler Infrastructure
42345347eSHal Finkel //
52345347eSHal Finkel // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
62345347eSHal Finkel // License. See LICENSE.TXT for details.
72345347eSHal Finkel //
82345347eSHal Finkel //===----------------------------------------------------------------------===//
92345347eSHal Finkel 
102345347eSHal Finkel #include "PPC.h"
112345347eSHal Finkel #include "llvm/MC/MCDisassembler.h"
122345347eSHal Finkel #include "llvm/MC/MCFixedLenDisassembler.h"
132345347eSHal Finkel #include "llvm/MC/MCInst.h"
142345347eSHal Finkel #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
152345347eSHal Finkel #include "llvm/Support/MemoryObject.h"
162345347eSHal Finkel #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
172345347eSHal Finkel 
182345347eSHal Finkel using namespace llvm;
192345347eSHal Finkel 
202345347eSHal Finkel typedef MCDisassembler::DecodeStatus DecodeStatus;
212345347eSHal Finkel 
222345347eSHal Finkel namespace {
232345347eSHal Finkel class PPCDisassembler : public MCDisassembler {
242345347eSHal Finkel public:
252345347eSHal Finkel   PPCDisassembler(const MCSubtargetInfo &STI)
262345347eSHal Finkel     : MCDisassembler(STI) {}
272345347eSHal Finkel   virtual ~PPCDisassembler() {}
282345347eSHal Finkel 
292345347eSHal Finkel   // Override MCDisassembler.
302345347eSHal Finkel   virtual DecodeStatus getInstruction(MCInst &instr,
312345347eSHal Finkel                                       uint64_t &size,
322345347eSHal Finkel                                       const MemoryObject &region,
332345347eSHal Finkel                                       uint64_t address,
342345347eSHal Finkel                                       raw_ostream &vStream,
35*73156025SCraig Topper                                       raw_ostream &cStream) const override;
362345347eSHal Finkel };
372345347eSHal Finkel } // end anonymous namespace
382345347eSHal Finkel 
392345347eSHal Finkel static MCDisassembler *createPPCDisassembler(const Target &T,
402345347eSHal Finkel                                              const MCSubtargetInfo &STI) {
412345347eSHal Finkel   return new PPCDisassembler(STI);
422345347eSHal Finkel }
432345347eSHal Finkel 
442345347eSHal Finkel extern "C" void LLVMInitializePowerPCDisassembler() {
452345347eSHal Finkel   // Register the disassembler for each target.
462345347eSHal Finkel   TargetRegistry::RegisterMCDisassembler(ThePPC32Target,
472345347eSHal Finkel                                          createPPCDisassembler);
482345347eSHal Finkel   TargetRegistry::RegisterMCDisassembler(ThePPC64Target,
492345347eSHal Finkel                                          createPPCDisassembler);
502345347eSHal Finkel   TargetRegistry::RegisterMCDisassembler(ThePPC64LETarget,
512345347eSHal Finkel                                          createPPCDisassembler);
522345347eSHal Finkel }
532345347eSHal Finkel 
542345347eSHal Finkel // FIXME: These can be generated by TableGen from the existing register
552345347eSHal Finkel // encoding values!
562345347eSHal Finkel 
572345347eSHal Finkel static const unsigned CRRegs[] = {
582345347eSHal Finkel   PPC::CR0, PPC::CR1, PPC::CR2, PPC::CR3,
592345347eSHal Finkel   PPC::CR4, PPC::CR5, PPC::CR6, PPC::CR7
602345347eSHal Finkel };
612345347eSHal Finkel 
622345347eSHal Finkel static const unsigned CRBITRegs[] = {
632345347eSHal Finkel   PPC::CR0LT, PPC::CR0GT, PPC::CR0EQ, PPC::CR0UN,
642345347eSHal Finkel   PPC::CR1LT, PPC::CR1GT, PPC::CR1EQ, PPC::CR1UN,
652345347eSHal Finkel   PPC::CR2LT, PPC::CR2GT, PPC::CR2EQ, PPC::CR2UN,
662345347eSHal Finkel   PPC::CR3LT, PPC::CR3GT, PPC::CR3EQ, PPC::CR3UN,
672345347eSHal Finkel   PPC::CR4LT, PPC::CR4GT, PPC::CR4EQ, PPC::CR4UN,
682345347eSHal Finkel   PPC::CR5LT, PPC::CR5GT, PPC::CR5EQ, PPC::CR5UN,
692345347eSHal Finkel   PPC::CR6LT, PPC::CR6GT, PPC::CR6EQ, PPC::CR6UN,
702345347eSHal Finkel   PPC::CR7LT, PPC::CR7GT, PPC::CR7EQ, PPC::CR7UN
712345347eSHal Finkel };
722345347eSHal Finkel 
732345347eSHal Finkel static const unsigned FRegs[] = {
742345347eSHal Finkel   PPC::F0, PPC::F1, PPC::F2, PPC::F3,
752345347eSHal Finkel   PPC::F4, PPC::F5, PPC::F6, PPC::F7,
762345347eSHal Finkel   PPC::F8, PPC::F9, PPC::F10, PPC::F11,
772345347eSHal Finkel   PPC::F12, PPC::F13, PPC::F14, PPC::F15,
782345347eSHal Finkel   PPC::F16, PPC::F17, PPC::F18, PPC::F19,
792345347eSHal Finkel   PPC::F20, PPC::F21, PPC::F22, PPC::F23,
802345347eSHal Finkel   PPC::F24, PPC::F25, PPC::F26, PPC::F27,
812345347eSHal Finkel   PPC::F28, PPC::F29, PPC::F30, PPC::F31
822345347eSHal Finkel };
832345347eSHal Finkel 
842345347eSHal Finkel static const unsigned VRegs[] = {
852345347eSHal Finkel   PPC::V0, PPC::V1, PPC::V2, PPC::V3,
862345347eSHal Finkel   PPC::V4, PPC::V5, PPC::V6, PPC::V7,
872345347eSHal Finkel   PPC::V8, PPC::V9, PPC::V10, PPC::V11,
882345347eSHal Finkel   PPC::V12, PPC::V13, PPC::V14, PPC::V15,
892345347eSHal Finkel   PPC::V16, PPC::V17, PPC::V18, PPC::V19,
902345347eSHal Finkel   PPC::V20, PPC::V21, PPC::V22, PPC::V23,
912345347eSHal Finkel   PPC::V24, PPC::V25, PPC::V26, PPC::V27,
922345347eSHal Finkel   PPC::V28, PPC::V29, PPC::V30, PPC::V31
932345347eSHal Finkel };
942345347eSHal Finkel 
952345347eSHal Finkel static const unsigned GPRegs[] = {
962345347eSHal Finkel   PPC::R0, PPC::R1, PPC::R2, PPC::R3,
972345347eSHal Finkel   PPC::R4, PPC::R5, PPC::R6, PPC::R7,
982345347eSHal Finkel   PPC::R8, PPC::R9, PPC::R10, PPC::R11,
992345347eSHal Finkel   PPC::R12, PPC::R13, PPC::R14, PPC::R15,
1002345347eSHal Finkel   PPC::R16, PPC::R17, PPC::R18, PPC::R19,
1012345347eSHal Finkel   PPC::R20, PPC::R21, PPC::R22, PPC::R23,
1022345347eSHal Finkel   PPC::R24, PPC::R25, PPC::R26, PPC::R27,
1032345347eSHal Finkel   PPC::R28, PPC::R29, PPC::R30, PPC::R31
1042345347eSHal Finkel };
1052345347eSHal Finkel 
1062345347eSHal Finkel static const unsigned GP0Regs[] = {
1072345347eSHal Finkel   PPC::ZERO, PPC::R1, PPC::R2, PPC::R3,
1082345347eSHal Finkel   PPC::R4, PPC::R5, PPC::R6, PPC::R7,
1092345347eSHal Finkel   PPC::R8, PPC::R9, PPC::R10, PPC::R11,
1102345347eSHal Finkel   PPC::R12, PPC::R13, PPC::R14, PPC::R15,
1112345347eSHal Finkel   PPC::R16, PPC::R17, PPC::R18, PPC::R19,
1122345347eSHal Finkel   PPC::R20, PPC::R21, PPC::R22, PPC::R23,
1132345347eSHal Finkel   PPC::R24, PPC::R25, PPC::R26, PPC::R27,
1142345347eSHal Finkel   PPC::R28, PPC::R29, PPC::R30, PPC::R31
1152345347eSHal Finkel };
1162345347eSHal Finkel 
1172345347eSHal Finkel static const unsigned G8Regs[] = {
1182345347eSHal Finkel   PPC::X0, PPC::X1, PPC::X2, PPC::X3,
1192345347eSHal Finkel   PPC::X4, PPC::X5, PPC::X6, PPC::X7,
1202345347eSHal Finkel   PPC::X8, PPC::X9, PPC::X10, PPC::X11,
1212345347eSHal Finkel   PPC::X12, PPC::X13, PPC::X14, PPC::X15,
1222345347eSHal Finkel   PPC::X16, PPC::X17, PPC::X18, PPC::X19,
1232345347eSHal Finkel   PPC::X20, PPC::X21, PPC::X22, PPC::X23,
1242345347eSHal Finkel   PPC::X24, PPC::X25, PPC::X26, PPC::X27,
1252345347eSHal Finkel   PPC::X28, PPC::X29, PPC::X30, PPC::X31
1262345347eSHal Finkel };
1272345347eSHal Finkel 
1282345347eSHal Finkel template <std::size_t N>
1292345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
1302345347eSHal Finkel                                         const unsigned (&Regs)[N]) {
1312345347eSHal Finkel   assert(RegNo < N && "Invalid register number");
1322345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(Regs[RegNo]));
1332345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
1342345347eSHal Finkel }
1352345347eSHal Finkel 
1362345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeCRRCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
1372345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
1382345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
1392345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, CRRegs);
1402345347eSHal Finkel }
1412345347eSHal Finkel 
1422345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeCRBITRCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
1432345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
1442345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
1452345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, CRBITRegs);
1462345347eSHal Finkel }
1472345347eSHal Finkel 
1482345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeF4RCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
1492345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
1502345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
1512345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, FRegs);
1522345347eSHal Finkel }
1532345347eSHal Finkel 
1542345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeF8RCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
1552345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
1562345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
1572345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, FRegs);
1582345347eSHal Finkel }
1592345347eSHal Finkel 
1602345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeVRRCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
1612345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
1622345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
1632345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, VRegs);
1642345347eSHal Finkel }
1652345347eSHal Finkel 
1662345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeGPRCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
1672345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
1682345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
1692345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, GPRegs);
1702345347eSHal Finkel }
1712345347eSHal Finkel 
1722345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeGPRC_NOR0RegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
1732345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
1742345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
1752345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, GP0Regs);
1762345347eSHal Finkel }
1772345347eSHal Finkel 
1782345347eSHal Finkel static DecodeStatus DecodeG8RCRegisterClass(MCInst &Inst, uint64_t RegNo,
1792345347eSHal Finkel                                             uint64_t Address,
1802345347eSHal Finkel                                             const void *Decoder) {
1812345347eSHal Finkel   return decodeRegisterClass(Inst, RegNo, G8Regs);
1822345347eSHal Finkel }
1832345347eSHal Finkel 
1842345347eSHal Finkel #define DecodePointerLikeRegClass0 DecodeGPRCRegisterClass
1852345347eSHal Finkel #define DecodePointerLikeRegClass1 DecodeGPRC_NOR0RegisterClass
1862345347eSHal Finkel 
1872345347eSHal Finkel template<unsigned N>
1882345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeUImmOperand(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
1892345347eSHal Finkel                                       int64_t Address, const void *Decoder) {
1902345347eSHal Finkel   assert(isUInt<N>(Imm) && "Invalid immediate");
1912345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateImm(Imm));
1922345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
1932345347eSHal Finkel }
1942345347eSHal Finkel 
1952345347eSHal Finkel template<unsigned N>
1962345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeSImmOperand(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
1972345347eSHal Finkel                                       int64_t Address, const void *Decoder) {
1982345347eSHal Finkel   assert(isUInt<N>(Imm) && "Invalid immediate");
1992345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateImm(SignExtend64<N>(Imm)));
2002345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
2012345347eSHal Finkel }
2022345347eSHal Finkel 
2032345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeMemRIOperands(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
2042345347eSHal Finkel                                         int64_t Address, const void *Decoder) {
2052345347eSHal Finkel   // Decode the memri field (imm, reg), which has the low 16-bits as the
2062345347eSHal Finkel   // displacement and the next 5 bits as the register #.
2072345347eSHal Finkel 
2082345347eSHal Finkel   uint64_t Base = Imm >> 16;
2092345347eSHal Finkel   uint64_t Disp = Imm & 0xFFFF;
2102345347eSHal Finkel 
2112345347eSHal Finkel   assert(Base < 32 && "Invalid base register");
2122345347eSHal Finkel 
2132345347eSHal Finkel   switch (Inst.getOpcode()) {
2142345347eSHal Finkel   default: break;
2152345347eSHal Finkel   case PPC::LBZU:
2162345347eSHal Finkel   case PPC::LHAU:
2172345347eSHal Finkel   case PPC::LHZU:
2182345347eSHal Finkel   case PPC::LWZU:
2192345347eSHal Finkel   case PPC::LFSU:
2202345347eSHal Finkel   case PPC::LFDU:
2212345347eSHal Finkel     // Add the tied output operand.
2222345347eSHal Finkel     Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
2232345347eSHal Finkel     break;
2242345347eSHal Finkel   case PPC::STBU:
2252345347eSHal Finkel   case PPC::STHU:
2262345347eSHal Finkel   case PPC::STWU:
2272345347eSHal Finkel   case PPC::STFSU:
2282345347eSHal Finkel   case PPC::STFDU:
2292345347eSHal Finkel     Inst.insert(Inst.begin(), MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
2302345347eSHal Finkel     break;
2312345347eSHal Finkel   }
2322345347eSHal Finkel 
2332345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateImm(SignExtend64<16>(Disp)));
2342345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
2352345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
2362345347eSHal Finkel }
2372345347eSHal Finkel 
2382345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeMemRIXOperands(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
2392345347eSHal Finkel                                          int64_t Address, const void *Decoder) {
2402345347eSHal Finkel   // Decode the memrix field (imm, reg), which has the low 14-bits as the
2412345347eSHal Finkel   // displacement and the next 5 bits as the register #.
2422345347eSHal Finkel 
2432345347eSHal Finkel   uint64_t Base = Imm >> 14;
2442345347eSHal Finkel   uint64_t Disp = Imm & 0x3FFF;
2452345347eSHal Finkel 
2462345347eSHal Finkel   assert(Base < 32 && "Invalid base register");
2472345347eSHal Finkel 
2482345347eSHal Finkel   if (Inst.getOpcode() == PPC::LDU)
2492345347eSHal Finkel     // Add the tied output operand.
2502345347eSHal Finkel     Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
2512345347eSHal Finkel   else if (Inst.getOpcode() == PPC::STDU)
2522345347eSHal Finkel     Inst.insert(Inst.begin(), MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
2532345347eSHal Finkel 
2542345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateImm(SignExtend64<16>(Disp << 2)));
2552345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(GP0Regs[Base]));
2562345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
2572345347eSHal Finkel }
2582345347eSHal Finkel 
2592345347eSHal Finkel static DecodeStatus decodeCRBitMOperand(MCInst &Inst, uint64_t Imm,
2602345347eSHal Finkel                                         int64_t Address, const void *Decoder) {
2612345347eSHal Finkel   // The cr bit encoding is 0x80 >> cr_reg_num.
2622345347eSHal Finkel 
2632345347eSHal Finkel   unsigned Zeros = countTrailingZeros(Imm);
2642345347eSHal Finkel   assert(Zeros < 8 && "Invalid CR bit value");
2652345347eSHal Finkel 
2662345347eSHal Finkel   Inst.addOperand(MCOperand::CreateReg(CRRegs[7 - Zeros]));
2672345347eSHal Finkel   return MCDisassembler::Success;
2682345347eSHal Finkel }
2692345347eSHal Finkel 
2702345347eSHal Finkel #include "PPCGenDisassemblerTables.inc"
2712345347eSHal Finkel 
2722345347eSHal Finkel DecodeStatus PPCDisassembler::getInstruction(MCInst &MI, uint64_t &Size,
2732345347eSHal Finkel                                                  const MemoryObject &Region,
2742345347eSHal Finkel                                                  uint64_t Address,
2752345347eSHal Finkel                                                  raw_ostream &os,
2762345347eSHal Finkel                                                  raw_ostream &cs) const {
2772345347eSHal Finkel   // Get the four bytes of the instruction.
2782345347eSHal Finkel   uint8_t Bytes[4];
2792345347eSHal Finkel   Size = 4;
2802345347eSHal Finkel   if (Region.readBytes(Address, Size, Bytes) == -1) {
2812345347eSHal Finkel     Size = 0;
2822345347eSHal Finkel     return MCDisassembler::Fail;
2832345347eSHal Finkel   }
2842345347eSHal Finkel 
2852345347eSHal Finkel   // The instruction is big-endian encoded.
2862345347eSHal Finkel   uint32_t Inst = (Bytes[0] << 24) |
2872345347eSHal Finkel                   (Bytes[1] << 16) |
2882345347eSHal Finkel                   (Bytes[2] <<  8) |
2892345347eSHal Finkel                   (Bytes[3] <<  0);
2902345347eSHal Finkel 
2912345347eSHal Finkel   return decodeInstruction(DecoderTable32, MI, Inst, Address, this, STI);
2922345347eSHal Finkel }
2932345347eSHal Finkel 
294