bfd/
[binutils.git] / cpu / sh.cpu
blob3fecf91968ca51487e8df897fa52c4decc0eb978
1 ; Hitachi SH architecture description.  -*- Scheme -*-
3 ; Copyright 2000, 2001 Free Software Foundation, Inc.
5 ; Contributed by Red Hat Inc; developed under contract from Hitachi
6 ; Semiconductor (America) Inc.
8 ; This file is part of the GNU Binutils.
10 ; This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11 ; it under the terms of the GNU General Public License as published by
12 ; the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13 ; (at your option) any later version.
15 ; This program is distributed in the hope that it will be useful,
16 ; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17 ; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18 ; GNU General Public License for more details.
20 ; You should have received a copy of the GNU General Public License
21 ; along with this program; if not, write to the Free Software
22 ; Foundation, Inc., 51 Franklin Street - Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.
25 (include "simplify.inc")
27 (define-arch
28   (name sh)
29   (comment "Hitachi SuperH (SH)")
30   (insn-lsb0? #t)
31   (machs sh2 sh3 sh3e sh4 sh5)
32   (isas compact media)
36 ; Instruction sets.
38 (define-isa
39   (name media)
40   (comment "SHmedia 32-bit instruction set")
41   (base-insn-bitsize 32)
44 (define-isa
45   (name compact)
46   (comment "SHcompact 16-bit instruction set")
47   (base-insn-bitsize 16)
51 ; CPU family.
53 (define-cpu
54   (name sh64)
55   (comment "SH 64-bit family")
56   (endian either)
57   (word-bitsize 32)
61 (define-mach
62   (name sh2)
63   (comment "SH-2 CPU core")
64   (cpu sh64)
65   (isas compact)
68 (define-mach
69   (name sh3)
70   (comment "SH-3 CPU core")
71   (cpu sh64)
72   (isas compact)
75 (define-mach
76   (name sh3e)
77   (comment "SH-3e CPU core")
78   (cpu sh64)
79   (isas compact)
82 (define-mach
83   (name sh4)
84   (comment "SH-4 CPU core")
85   (cpu sh64)
86   (isas compact)
89 (define-mach
90   (name sh5)
91   (comment "SH-5 CPU core")
92   (cpu sh64)
93   (isas compact media)
96 (define-model
97   (name sh5)
98   (comment "SH-5 reference implementation")
99   (mach sh5)
100   (unit u-exec "Execution unit" ()
101         1 1 ; issue done
102         () () () ())
105 ; Hardware elements.
107 (define-hardware
108   (name h-pc)
109   (comment "Program counter")
110   (attrs PC (ISA compact,media))
111   (type pc UDI)
112   (get () (raw-reg h-pc))
113   (set (newval) (sequence ()
114                           (set (raw-reg h-ism) (and newval 1))
115                           (set (raw-reg h-pc) (and newval (inv UDI 1)))))
118 (define-pmacro (-build-greg-name n) ((.sym r n) n))
120 (define-hardware
121   (name h-gr)
122   (comment "General purpose integer registers")
123   (attrs (ISA media,compact))
124   (type register DI (64))
125   (indices keyword "" (.map -build-greg-name (.iota 64)))
126   (get (index)
127        (if DI (eq index 63)
128            (const 0)
129            (raw-reg h-gr index)))
130   (set (index newval)
131        (if (ne index 63)
132            (set (raw-reg h-gr index) newval)
133            (nop)))
136 (define-hardware
137   (name h-grc)
138   (comment "General purpose integer registers (SHcompact view)")
139   (attrs VIRTUAL (ISA compact))
140   (type register SI (16))
141   (indices keyword "" (.map -build-greg-name (.iota 16)))
142   (get (index)
143         (and (raw-reg h-gr index) (zext DI #xFFFFFFFF)))
144   (set (index newval)
145        (set (raw-reg h-gr index) (ext DI newval)))
148 (define-pmacro (-build-creg-name n) ((.sym cr n) n))
150 (define-hardware
151   (name h-cr)
152   (comment "Control registers")
153   (attrs (ISA media))
154   (type register DI (64))
155   (indices keyword "" (.map -build-creg-name (.iota 64)))
156   (get (index)
157        (if DI (eq index 0)
158            (zext DI (reg h-sr))
159            (raw-reg h-cr index)))
160   (set (index newval)
161        (if (eq index 0)
162            (set (reg h-sr) newval)
163            (set (raw-reg h-cr index) newval)))
166 (define-hardware
167   (name h-sr)
168   (comment "Status register")
169   (attrs (ISA compact,media))
170   (type register SI)
173 (define-hardware
174   (name h-fpscr)
175   (comment "Floating point status and control register")
176   (attrs (ISA compact,media))
177   (type register SI)
180 (define-hardware
181   (name h-frbit)
182   (comment "Floating point register file bit")
183   (attrs (ISA media,compact) VIRTUAL)
184   (type register BI)
185   (get () (and (srl (reg h-sr) 14) 1))
186   (set (newvalue) (set (reg h-sr) (or (and (reg h-sr) (inv (sll 1 14))) (sll SI newvalue 14))))
189 (define-hardware
190   (name h-szbit)
191   (comment "Floating point transfer size bit")
192   (attrs (ISA media,compact) VIRTUAL)
193   (type register BI)
194   (get () (and (srl (reg h-sr) 13) 1))
195   (set (newvalue) (set (reg h-sr) (or (and (reg h-sr) (inv (sll 1 13))) (sll SI newvalue 13))))
198 (define-hardware
199   (name h-prbit)
200   (comment "Floating point precision bit")
201   (attrs (ISA media,compact) VIRTUAL)
202   (type register BI)
203   (get () (and (srl (reg h-sr) 12) 1))
204   (set (newvalue) (set (reg h-sr) (or (and (reg h-sr) (inv (sll 1 12))) (sll SI newvalue 12))))
207 (define-hardware
208   (name h-sbit)
209   (comment "Multiply-accumulate saturation flag")
210   (attrs (ISA compact) VIRTUAL)
211   (type register BI)
212   (get () (and (srl (reg h-sr) 1) 1))
213   (set (newvalue) (set (reg h-sr) (or (and (reg h-sr) (inv 2)) (sll SI newvalue 1))))
216 (define-hardware
217   (name h-mbit)
218   (comment "Divide-step M flag")
219   (attrs (ISA compact) VIRTUAL)
220   (type register BI)
221   (get () (and (srl (reg h-sr) 9) 1))
222   (set (newvalue) (set (reg h-sr) (or (and (reg h-sr) (inv (sll 1 9))) (sll SI newvalue 9))))
225 (define-hardware
226   (name h-qbit)
227   (comment "Divide-step Q flag")
228   (attrs (ISA compact) VIRTUAL)
229   (type register BI)
230   (get () (and (srl (reg h-sr) 8) 1))
231   (set (newvalue) (set (reg h-sr) (or (and (reg h-sr) (inv (sll 1 8))) (sll SI newvalue 8))))
234 (define-pmacro (-build-freg-name n) ((.sym fr n) n))
236 (define-hardware
237   (name h-fr)
238   (comment "Single precision floating point registers")
239   (attrs (ISA media,compact))
240   (type register SF (64))
241   (indices keyword "" (.map -build-freg-name (.iota 64)))
245 (define-pmacro (-build-fpair-name n) ((.sym fp n) n))
247 (define-hardware
248   (name h-fp)
249   (comment "Single precision floating point register pairs")
250   (attrs (ISA media,compact))
251   (type register DF (32))
252   (indices keyword "" (.map -build-fpair-name (.iota 32)))
255 (define-pmacro (-build-fvec-name n) ((.sym fv n) n))
257 (define-hardware
258   (name h-fv)
259   (comment "Single precision floating point vectors")
260   (attrs VIRTUAL (ISA media,compact))
261   (type register SF (16))
262   (indices keyword "" (.map -build-fvec-name (.iota 16)))
263   ; Mask with $F to ensure 0 <= index < 15.
264   (get (index) (reg h-fr (mul (and UQI index 15) 4)))
265   (set (index newval) (set (reg h-fr (mul (and UQI index 15) 4)) newval))
268 (define-hardware
269   (name h-fmtx)
270   (comment "Single precision floating point matrices")
271   (attrs VIRTUAL (ISA media))
272   (type register SF (4))
273   (indices keyword "" ((mtrx0 0) (mtrx1 1) (mtrx2 2) (mtrx3 3)))
274   ; Mask with $3 to ensure 0 <= index < 4.
275   (get (index) (reg h-fr (mul (and UQI index 3) 16)))
276   (set (index newval) (set (reg h-fr (mul (and UQI index 3) 16)) newval))
279 (define-pmacro (-build-dreg-name n) ((.sym dr n) n))
281 (define-hardware
282   (name h-dr)
283   (comment "Double precision floating point registers")
284   (attrs (ISA media,compact) VIRTUAL)
285   (type register DF (32))
286   (indices keyword "" (.map -build-dreg-name (.iota 64)))
287   (get (index)
288        (subword DF
289                 (or
290                  (sll DI (zext DI (subword SI (reg h-fr index) 0)) 32)
291                  (zext DI (subword SI (reg h-fr (add index 1)) 0))) 0))
292   (set (index newval)
293        (sequence ()
294                  (set (reg h-fr index)
295                       (subword SF (subword SI newval 0) 0))
296                  (set (reg h-fr (add index 1))
297                       (subword SF (subword SI newval 1) 0))))
300 (define-hardware
301   (name h-tr)
302   (comment "Branch target registers")
303   (attrs (ISA media))
304   (type register DI (8))
305   (indices keyword "" ((tr0 0) (tr1 1) (tr2 2) (tr3 3) (tr4 4) (tr5 5) (tr6 6) (tr7 7)))
308 (define-hardware
309   (name h-endian)
310   (comment "Current endian mode")
311   (attrs (ISA compact,media) VIRTUAL)
312   (type register BI)
313   (get () (c-call BI "sh64_endian"))
314   (set (newval) (error "cannot alter target byte order mid-program"))
317 (define-hardware
318   (name h-ism)
319   (comment "Current instruction set mode")
320   (attrs (ISA compact,media))
321   (type register BI)
322   (get () (raw-reg h-ism))
323   (set (newval) (error "cannot set ism directly"))
327 ; Operands.
329 (dnop endian "Endian mode" ((ISA compact,media)) h-endian f-nil)
330 (dnop ism    "Instruction set mode" ((ISA compact,media)) h-ism f-nil)
332 ; Universally useful macros.
334 ; A pmacro for use in semantic bodies of unimplemented insns.
335 (define-pmacro (unimp mnemonic) (nop))
337 ; Join 2 ints together in natural bit order.
338 (define-pmacro (-join-si s1 s0)
339   (or (sll (zext DI s1) 32)
340       (zext DI s0)))
342 ; Join 4 half-ints together in natural bit order.
343 (define-pmacro (-join-hi h3 h2 h1 h0)
344   (or (sll (zext DI h3) 48)
345       (or (sll (zext DI h2) 32)
346           (or (sll (zext DI h1) 16)
347               (zext DI h0)))))
349 ; Join 8 quarter-ints together in natural bit order.
350 (define-pmacro (-join-qi b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0)
351   (or (sll (zext DI b7) 56)
352       (or (sll (zext DI b6) 48)
353           (or (sll (zext DI b5) 40)
354               (or (sll (zext DI b4) 32)
355                   (or (sll (zext DI b3) 24)
356                       (or (sll (zext DI b2) 16)
357                           (or (sll (zext DI b1) 8)
358                               (zext DI b0)))))))))
361 ; Include the two instruction set descriptions from their respective
362 ; source files.
364 (if (keep-isa? (compact))
365     (include "sh64-compact.cpu"))
367 (if (keep-isa? (media))
368     (include "sh64-media.cpu"))