DesignWare ARCv2 ISA程序员参考手册

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"ARC CPU 编程手册 - DesignWare® ARCv2 ISA Programmer’s Reference Public Edition Manual for ARCEM Processors" 本手册详细介绍了ARC CPU架构，特别是针对ARCv2指令集架构（ISA）。ARCv2 ISA是ARC处理器的核心，它包含一套基础特性，并集成了多个可选扩展，为程序员提供了灵活的编程环境。手册涵盖了该架构的所有方面，包括指令、寄存器、内存管理、中断处理、异常以及处理器模式等。手册的目标读者是ARCv2 ISA的编程者，它旨在帮助他们理解和掌握ARC处理器的内部工作原理，以便有效地编写高效的代码。手册内容丰富，不仅深入解析了指令集，还提供了编程模型、寻址模式、操作流程等方面的指导。其中，版本6360-001更新于2020年6月，由Synopsys公司发布。Synopsys是一家知名的半导体设计和软件公司，其DesignWare产品线包含了ARC处理器IP核。该手册是公开版，专为ARCEM处理器设计，ARCEM系列是ARC处理器家族中的一员，主要应用于嵌入式系统和低功耗应用。文档中的“版权和专有信息”部分强调了Synopsys对其软件和文档的所有权，并规定只有在与Synopsys签订书面许可协议后才能使用。此外，还提醒读者注意美国出口管制法规，技术数据的披露可能受到法律限制，读者需要自行判断并遵守相关规定。 “免责声明”指出，Synopsys及其许可方不对本手册的任何内容做出明示或暗示的保修，使用者需自行承担使用风险。手册内容可能包括但不限于以下主题： 1. ARCv2 ISA概述：介绍ARCv2的基本结构和特性。 2. 指令集详解：列出所有指令，包括它们的操作、语法和用途。 3. 寄存器结构：描述通用寄存器、控制寄存器和其他特殊寄存器的布局和功能。 4. 存储系统：涵盖内存层次结构、寻址模式和数据访问。 5. 控制流：包括分支、跳转和循环指令，以及条件执行。 6. 中断和异常处理：说明中断和异常的触发、处理机制和相关寄存器。 7. 预处理器和汇编语言：提供预处理器指令和汇编程序的编写指南。 8. 系统调用和异常处理：介绍如何通过系统调用来实现操作系统接口。 9. 实现特定特性：如浮点运算、SIMD（单指令多数据）扩展等。这份编程手册是开发者深入了解和开发基于ARCv2 ISA的嵌入式系统的宝贵资源，它提供了全面的技术细节和编程实践指导。

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Version 6360-001

June 2020

Contents ARCv2 ISA Programmer’s Reference Public Edition Manual for ARC EM Processors

25.1 Timers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .927

25.2 Auxiliary Timer Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .928

25.2.1 Timer 0 Count Register, COUNT0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .930

25.2.2 Timer 0 Control Register, CONTROL0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .931

25.2.3 Timer 0 Limit Register, LIMIT0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .932

25.2.4 Timer 1 Count Register, COUNT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .933

25.2.5 Timer 1 Control Register, CONTROL1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .934

25.2.6 Timer 1 Limit Register, LIMIT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .935

25.2.7 Secure Timer 0 Count Register, AUX_ST0_COUNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .936

25.2.8 Secure Timer 0 Control Register, AUX_ST0_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .937

25.2.9 Secure Timer 0 Limit Register, AUX_ST0_LIMIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938

25.2.10 Secure Timer 1 Count Register, AUX_ST1_COUNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .939

25.2.11 Secure Timer 1 Control Register, AUX_ST1_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 940

25.2.12 Secure Timer 1 Limit Register, AUX_ST1_LIMIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .941

25.2.13 RTC Control Register, AUX_RTC_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942

25.2.14 RTC Count Low Register, AUX_RTC_LOW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .944

25.2.15 RTC Count High Register, AUX_RTC_HIGH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .945

25.2.16 Timers Configuration Register, TIMER_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 946

Chapter 26

Enhanced Watchdog Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .949

26.1 Watchdog Timer Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .950

26.2 Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .951

26.2.1 Watchdog Password Register, EWDT_PASSWD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .952

26.2.2 Watchdog Time Error Status Register, EWDT_ESR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 953

26.2.3 Watchdog Timer Index Register, EWDT_INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 954

26.2.4 Watchdog Control Register, EWDT_CTRLx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .955

26.2.5 Watchdog Timer Period Register, EWDT_PERIODx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .957

26.2.6 Watchdog Timer Counter Register, EWDT_COUNTx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .958

26.2.7 Watchdog Timer Lower Threshold Register, EWDT_LTHRESHx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .959

26.2.8 Watchdog Timer Upper Threshold Register, EWDT_UTHRESHx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .960

26.2.9 Watchdog Timer Build Configuration Register, EWDT_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .961

26.3 Programming the WD Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .962

26.3.1 Countdown Timer Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .962

26.3.2 Window Timer Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .964

Chapter 27

Safety Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 967

27.1 Safety Auxiliary Direct Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .967

27.1.1 Safety Password Register, SFTY_PASSWD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .969

27.1.2 Safety Control Register, SFTY_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .970

27.1.3 Safety Diagnostic Register, SFTY_DIAG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .972

27.1.4 Safety Cluster Control Register, SFTY_CC_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .975

27.1.5 Safety Error Status Register, SFTY_ERROR_STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .976

27.1.6 Safety Address Register, SFTY_ADR_REG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .979

27.1.7 Safety Write Data Register, SFTY_WDATA_REG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .980

27.1.8 Safety Command Register, SFTY_COMMAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 981

27.1.9 Safety STL Control Register, SFTY_STL_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. .982

27.1.10 Safety STL Result Register, SFTY_STL_RESULT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .984

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ARCv2 ISA Programmer’s Reference Public Edition Manual for ARC EM Processors Contents

27.1.11 Safety Data Readback Register, SFTY_RDATA_REG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .985

27.1.12 Safety Status Register, SFTY_STAT_REG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .986

27.1.13 Safety Build Configuration Register, SFTY_BUILD_AUX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .987

27.2 Safety Indirect Auxiliary Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .988

27.3 Safety Error Register Address Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 989

27.3.1 Writing to the Indirect Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .990

27.3.2 Reading from the Indirect Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .991

27.3.3 Undefined Register Accesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .995

27.3.4 Safety Master Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .995

27.3.5 emsi_safety_error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .995

27.3.6 emsi_cpu_safety_error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .996

27.3.7 emsi_sbe_counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .997

27.3.8 emsi_ecc_error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .997

27.3.9 gpio_input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .998

27.3.10 gpio_output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .998

27.3.11 Slave_Count . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .999

27.3.12 Safety_slave_base_n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .999

27.4 Safety Monitor Registers in Safety Slave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .999

27.4.1 safety_error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .999

27.4.2 cpu_safety_errorn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000

27.4.3 sbe_countern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1001

27.4.4 ecc_errorn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1002

27.4.5 shadow_halt_control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1003

27.4.6 CPU Error Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1004

27.5 Safety Boot Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1004

27.5.1 Enabling Lockstep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1005

27.6 Diagnostic Error Injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1007

27.6.1 SRAM Error Injection (Applicable for ASIL-B/D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1007

27.6.2 Injecting Errors into the Safety Comparator (Applicable for ASIL-D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1008

27.6.3 Testing Integrated Watchdog (Applicable for ASIL-B/D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1009

27.6.4 Testing Parity Errors in the Watchdog Timer (Applicable for ASIL-B/D) . . . . . . . . . . . . . . . . .1009

27.6.5 Safety Monitor Error Injection (Applicable for ASIL-B/D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1010

27.6.6 Testing EDC/Parity Checkers (Applicable for ASIL-B) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1010

27.6.7 Testing AHB Interface Bus Protection (Applicable for ASIL-B/D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1011

Chapter 28

Peripheral Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1013

28.1 DMP Auxiliary Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1013

28.2 Peripheral Memory Region, DMP_PER_AUX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1014

28.3 Peripheral Region Build Configuration Register, DMP_PP_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1016

Chapter 29

External Host Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1017

29.1 External Host Debugging Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1017

29.2 Host Debug Register Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1017

29.3 Debug Register, DEBUG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1018

29.3.1 Interrupt and Register Bank Debug Register, DEBUGI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1022

29.3.2 Architectural Clock Gating Control Register, ACG_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1024

Chapter 30

18 Synopsys, Inc.

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Contents ARCv2 ISA Programmer’s Reference Public Edition Manual for ARC EM Processors

Debug Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1025

30.1 Debug Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1025

30.2 Actionpoints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1025

30.2.1 Actionpoint Auxiliary Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1025

30.2.2 Actionpoint Extensions to Debug Register, DEBUG, 0x05 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1029

30.2.3 Action Points and Architectural Clock Gating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1030

30.2.4 Actionpoints Configuration Register, AP_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1031

30.2.5 Actionpoint Match Value, AP_AMV0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1031

30.2.6 Actionpoint Match Mask, AP_AMM0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1032

30.2.7 Actionpoint Control, AP_AC0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1033

30.2.8 Actionpoint Match Value, AP_AMV1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1037

30.2.9 Actionpoint Match Mask, AP_AMM1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1037

30.2.10 Actionpoint Control, AP_AC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1038

30.2.11 Actionpoint Match Value, AP_AMV2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1038

30.2.12 Actionpoint Match Mask, AP_AMM2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1038

30.2.13 Actionpoint Control, AP_AC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1039

30.2.14 Actionpoint Match Value, AP_AMV3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1039

30.2.15 Actionpoint Match Mask, AP_AMM3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1039

30.2.16 Actionpoint Control, AP_AC3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1039

30.2.17 Actionpoint Match Value, AP_AMV4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1040

30.2.18 Actionpoint Match Mask, AP_AMM4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1040

30.2.19 Actionpoint Control, AP_AC4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1040

30.2.20 Actionpoint Match Value, AP_AMV5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1041

30.2.21 Actionpoint Match Mask, AP_AMM5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1042

30.2.22 Actionpoint Control, AP_AC5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1042

30.2.23 Actionpoint Match Value, AP_AMV6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1042

30.2.24 Actionpoint Match Mask, AP_AMM6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1042

30.2.25 Actionpoint Control, AP_AC6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1043

30.2.26 Actionpoint Match Value, AP_AMV7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1044

30.2.27 Actionpoint Match Mask, AP_AMM7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1044

30.2.28 Actionpoint Control, AP_AC7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1044

30.2.29 Watchpoint Program Counter, AP_WP_PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1045

30.3 SmaRT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1045

30.3.1 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1045

30.3.2 Overview of SmaRT Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1046

30.3.3 Auxiliary Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1047

30.3.4 SMART_BUILD Configuration Register, SMART_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1047

30.3.5 SmaRT Control Register, SMART_CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1048

30.3.6 SmaRT Data Register, SMART_DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1049

30.3.7 SRC_ADDR Value, Index 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1049

30.3.8 DEST_ADDR Value, Index 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . .1050

30.3.9 FLAGS Value, Index 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1050

30.4 Debug Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1051

30.4.1 ARC Debug-Access Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1051

30.4.2 Debug Register, DB_STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1052

30.4.3 Debug Register, DB_CMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1052

30.4.4 Debug Register, DB_ADDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1053

30.4.5 Debug Register, DB_DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1053

30.4.6 Debug Register, DB_RESET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1054

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Chapter 31

Performance Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1057

31.1 Performance Counters Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1057

31.1.1 Performance Counters and Architectural Clock Gating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1058

31.2 Performance Counters Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1058

31.3 Countable Conditions Index Register, CC_INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1060

31.4 Countable Conditions Name0 Register, CC_NAME0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1061

31.5 Countable Conditions Name1 Register, CC_NAME1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1062

31.6 Count-Value Registers, PCT_COUNTL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1063

31.7 Count-Value Registers, PCT_COUNTH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1064

31.8 Snapshot-Value Registers, PCT_SNAPL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1065

31.9 Snapshot-Value Registers, PCT_SNAPH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1066

31.10 Configuration Register, PCT_CONFIG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1067

31.11 Control Register, PCT_CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1068

31.12 Index-Select Register, PCT_INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1070

31.13 Minimum Value Registers, PCT_MINMAXL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1071

31.14 Maximum Value Registers, PCT_MINMAXH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1072

31.15 Address-Range Registers, PCT_RANGEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1073

31.16 Address-Range Registers, PCT_RANGEH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1074

31.17 User-Flag Register, PCT_UFLAGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1075

31.18 Performance Counter Build-Configuration Register, PCT_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1077

31.19 Countable Conditions Build Configuration Register, CC_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1078

Chapter 32

ARC Trace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1079

32.1 ARC Trace Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1079

32.2 ARC Trace Auxiliary Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1079

32.2.1 ARC Trace Address Register, RTT_ADDRESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1080

32.2.2 ARC Trace DATA Register, RTT_DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1081

32.2.3 ARC Trace CMD Register, RTT_COMMAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1082

32.2.4 ARC Trace Build Configuration Register, RTT_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1083

32.3 ARC Trace Control Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1084

32.3.1 ARC Trace I/F Build Configuration Register, ARCT_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1085

32.3.2 Trace Producer Select Register, ARCT_PRSEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1087

32.3.3 Trace Producer Freeze Status Register, ARCT_FREEZE_STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1088

32.3.4 Trace Producer Freeze Enable Register, ARCT_FREEZE_ENABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1089

32.3.5 Trace Timestamp Enable Register, ARCT_TSTAMP_ENABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1090

32.3.6 Trace Debugger Message Enable Register, ARCT_DEBUGGER_MESSAGE_ENABLE . . . . . .1091

32.4 ARC Trace Configuration Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1091

32.4.1 Trace On-Chip Memory Base Address Register, ARCT_OCM_BASE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1093

32.4.2 Trace On-Chip Memory Size Register, ARCT_OCM_SIZE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1094

32.4.3 Trace On-Chip Memory Write Pointer Register, ARCT_OCM_WPTR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1095

32.4.4 Trace Transport Status Register, ARCT_TR_STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1096

32.4.5 Trace Nexus Offload Control Register, ARCT_FLUSH_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1098

32.4.6 Trace Nexus Offload Control Register, ARCT_OFFLOAD_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1099

32.4.7 Pattern Generation Register, PTRN_GEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1100

32.4.8 Nexus Clock Control Register, NEXUS_CLK_DIV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1101

32.4.9 EVTI Control Register, PR_EVTI_REG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1102

32.5 ARC Trace Producer Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1102

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Contents ARCv2 ISA Programmer’s Reference Public Edition Manual for ARC EM Processors

32.5.1 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1103

32.5.2 Address Filter Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1104

32.5.3 Memory Write Filter Start Register, MEM_WR_FILTER_START . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1108

32.5.4 Memory Write Filter Stop Register, MEM_WR_FILTER_STOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1109

32.5.5 Memory Read Filter Start Register, MEM_RD_FILTER_START . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1110

32.5.6 Memory Read Filter Stop Register, MEM_RD_FILTER_STOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1111

32.5.7 Data Filter0 LSW Register, PRDATAFILTER0_LSW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1112

32.5.8 Data Filter0 MSW Register, PRDATAFILTER0_MSW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1113

32.5.9 Data Filter1 LSW Register, PRDATAFILTER1_LSW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1114

32.5.10 Data Filter1 MSW Filter, PRDATAFILTER1_MSW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1115

32.5.11 Trace Producer Type Register, ARCT_PRTYPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1116

32.5.12 Trace Filter Type Register, ARCT_FLT_TYPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1117

32.5.13 Trace Filter Control Register, ARCT_FLT_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1118

32.5.14 Trace Producer Source Enable Register, ARCT_PRSRC_E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1120

32.5.15 Trace Freeze Syndrome Register, ARCT_FREEZE_SYN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1121

32.5.16 Trace Producer Watchpoint Status Register, ARCT_PRWP_STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1123

32.5.17 Trace Producer Watchpoint Enable Register, ARCT_PRWP_E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1125

32.5.18 Producer CoreSight Timestamp Register, CSTSEN_REG_ADDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1127

32.5.19 Producer Cross Trigger Enable Register, CTIEN_REG_ADDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1128

32.5.20 Producer ATB SYNC Frame Insertion Register, SYNCRFR_REG_ADDR . . . . . . . . . . . . . . . . .1129

32.5.21 Producer Trace Attribute Register, ARCT_PRATTR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1130

32.5.22 Producer CoreSight ID Register, ATID_REG_ADDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1131

Chapter 33

Power Management Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1133

33.1 Introduction to Power Management Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1133

33.2 PDM and DVFS Register Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1133

33.2.1 Core Power Status Register, PDM_PSTAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1134

33.2.2 ARC Trace Power Status Register, RTT_PDM_PSTAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1136

33.2.3 Core Performance Register, DVFS_PL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1137

33.2.4 Power Down Register, PDM_PMODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1138

33.3 Build Configuration Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1138

33.3.1 Power Domain Management and DVFS Build Configuration Register, PDM_DVFS_BUILD . 1140

Chapter 34

Floating-Point Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1141

34.1 Core Register Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1141

34.2 Extension Core Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1142

34.3 FPU Auxiliary Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1143

34.4 Floating-Point Unit Control Register, FPU_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1144

34.5 Floating-Point Unit Status Register, FPU_STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1146

34.6 Double-precision Floating Point D1 Lower Register, AUX_DPFP1L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1149

34.7 Double-precision Floating Point D1 Higher Register, AUX_DPFP1H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1150

34.8 Double-precision Floating Point D2 Lower Register, AUX_DPFP2L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1151

34.9 Double-precision Floating Point D2 Higher Register, AUX_DPFP2H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1152

34.10 Build Configuration Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1152

34.11 Floating-Point Unit Build Register, FPU_BUILD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1153

Chapter 35

XY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1155