]> git.proxmox.com Git - mirror_qemu.git/blobdiff - target/arm/ptw.c
Merge tag 'hppa-boot-reboot-fixes-pull-request' of https://github.com/hdeller/qemu...
[mirror_qemu.git] / target / arm / ptw.c
index 37bcb17a9eeefaab17cda6e8ff9f8b89c8717aaf..6015121b99bcb263229ed3b6fea85e966e1bdb59 100644 (file)
 typedef struct S1Translate {
     ARMMMUIdx in_mmu_idx;
     ARMMMUIdx in_ptw_idx;
+    ARMSecuritySpace in_space;
     bool in_secure;
     bool in_debug;
+    /*
+     * If this is stage 2 of a stage 1+2 page table walk, then this must
+     * be true if stage 1 is an EL0 access; otherwise this is ignored.
+     * Stage 2 is indicated by in_mmu_idx set to ARMMMUIdx_Stage2{,_S}.
+     */
+    bool in_s1_is_el0;
     bool out_secure;
     bool out_rw;
     bool out_be;
+    ARMSecuritySpace out_space;
     hwaddr out_virt;
     hwaddr out_phys;
     void *out_host;
 } S1Translate;
 
-static bool get_phys_addr_lpae(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
-                               uint64_t address,
-                               MMUAccessType access_type, bool s1_is_el0,
-                               GetPhysAddrResult *result, ARMMMUFaultInfo *fi)
-    __attribute__((nonnull));
+static bool get_phys_addr_nogpc(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
+                                target_ulong address,
+                                MMUAccessType access_type,
+                                GetPhysAddrResult *result,
+                                ARMMMUFaultInfo *fi);
 
-static bool get_phys_addr_with_struct(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
-                                      target_ulong address,
-                                      MMUAccessType access_type,
-                                      GetPhysAddrResult *result,
-                                      ARMMMUFaultInfo *fi)
-    __attribute__((nonnull));
+static bool get_phys_addr_gpc(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
+                              target_ulong address,
+                              MMUAccessType access_type,
+                              GetPhysAddrResult *result,
+                              ARMMMUFaultInfo *fi);
 
 /* This mapping is common between ID_AA64MMFR0.PARANGE and TCR_ELx.{I}PS. */
 static const uint8_t pamax_map[] = {
@@ -215,8 +222,10 @@ static bool regime_translation_disabled(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx,
     case ARMMMUIdx_E3:
         break;
 
-    case ARMMMUIdx_Phys_NS:
     case ARMMMUIdx_Phys_S:
+    case ARMMMUIdx_Phys_NS:
+    case ARMMMUIdx_Phys_Root:
+    case ARMMMUIdx_Phys_Realm:
         /* No translation for physical address spaces. */
         return true;
 
@@ -227,6 +236,197 @@ static bool regime_translation_disabled(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx,
     return (regime_sctlr(env, mmu_idx) & SCTLR_M) == 0;
 }
 
+static bool granule_protection_check(CPUARMState *env, uint64_t paddress,
+                                     ARMSecuritySpace pspace,
+                                     ARMMMUFaultInfo *fi)
+{
+    MemTxAttrs attrs = {
+        .secure = true,
+        .space = ARMSS_Root,
+    };
+    ARMCPU *cpu = env_archcpu(env);
+    uint64_t gpccr = env->cp15.gpccr_el3;
+    unsigned pps, pgs, l0gptsz, level = 0;
+    uint64_t tableaddr, pps_mask, align, entry, index;
+    AddressSpace *as;
+    MemTxResult result;
+    int gpi;
+
+    if (!FIELD_EX64(gpccr, GPCCR, GPC)) {
+        return true;
+    }
+
+    /*
+     * GPC Priority 1 (R_GMGRR):
+     * R_JWCSM: If the configuration of GPCCR_EL3 is invalid,
+     * the access fails as GPT walk fault at level 0.
+     */
+
+    /*
+     * Configuration of PPS to a value exceeding the implemented
+     * physical address size is invalid.
+     */
+    pps = FIELD_EX64(gpccr, GPCCR, PPS);
+    if (pps > FIELD_EX64(cpu->isar.id_aa64mmfr0, ID_AA64MMFR0, PARANGE)) {
+        goto fault_walk;
+    }
+    pps = pamax_map[pps];
+    pps_mask = MAKE_64BIT_MASK(0, pps);
+
+    switch (FIELD_EX64(gpccr, GPCCR, SH)) {
+    case 0b10: /* outer shareable */
+        break;
+    case 0b00: /* non-shareable */
+    case 0b11: /* inner shareable */
+        /* Inner and Outer non-cacheable requires Outer shareable. */
+        if (FIELD_EX64(gpccr, GPCCR, ORGN) == 0 &&
+            FIELD_EX64(gpccr, GPCCR, IRGN) == 0) {
+            goto fault_walk;
+        }
+        break;
+    default:   /* reserved */
+        goto fault_walk;
+    }
+
+    switch (FIELD_EX64(gpccr, GPCCR, PGS)) {
+    case 0b00: /* 4KB */
+        pgs = 12;
+        break;
+    case 0b01: /* 64KB */
+        pgs = 16;
+        break;
+    case 0b10: /* 16KB */
+        pgs = 14;
+        break;
+    default: /* reserved */
+        goto fault_walk;
+    }
+
+    /* Note this field is read-only and fixed at reset. */
+    l0gptsz = 30 + FIELD_EX64(gpccr, GPCCR, L0GPTSZ);
+
+    /*
+     * GPC Priority 2: Secure, Realm or Root address exceeds PPS.
+     * R_CPDSB: A NonSecure physical address input exceeding PPS
+     * does not experience any fault.
+     */
+    if (paddress & ~pps_mask) {
+        if (pspace == ARMSS_NonSecure) {
+            return true;
+        }
+        goto fault_size;
+    }
+
+    /* GPC Priority 3: the base address of GPTBR_EL3 exceeds PPS. */
+    tableaddr = env->cp15.gptbr_el3 << 12;
+    if (tableaddr & ~pps_mask) {
+        goto fault_size;
+    }
+
+    /*
+     * BADDR is aligned per a function of PPS and L0GPTSZ.
+     * These bits of GPTBR_EL3 are RES0, but are not a configuration error,
+     * unlike the RES0 bits of the GPT entries (R_XNKFZ).
+     */
+    align = MAX(pps - l0gptsz + 3, 12);
+    align = MAKE_64BIT_MASK(0, align);
+    tableaddr &= ~align;
+
+    as = arm_addressspace(env_cpu(env), attrs);
+
+    /* Level 0 lookup. */
+    index = extract64(paddress, l0gptsz, pps - l0gptsz);
+    tableaddr += index * 8;
+    entry = address_space_ldq_le(as, tableaddr, attrs, &result);
+    if (result != MEMTX_OK) {
+        goto fault_eabt;
+    }
+
+    switch (extract32(entry, 0, 4)) {
+    case 1: /* block descriptor */
+        if (entry >> 8) {
+            goto fault_walk; /* RES0 bits not 0 */
+        }
+        gpi = extract32(entry, 4, 4);
+        goto found;
+    case 3: /* table descriptor */
+        tableaddr = entry & ~0xf;
+        align = MAX(l0gptsz - pgs - 1, 12);
+        align = MAKE_64BIT_MASK(0, align);
+        if (tableaddr & (~pps_mask | align)) {
+            goto fault_walk; /* RES0 bits not 0 */
+        }
+        break;
+    default: /* invalid */
+        goto fault_walk;
+    }
+
+    /* Level 1 lookup */
+    level = 1;
+    index = extract64(paddress, pgs + 4, l0gptsz - pgs - 4);
+    tableaddr += index * 8;
+    entry = address_space_ldq_le(as, tableaddr, attrs, &result);
+    if (result != MEMTX_OK) {
+        goto fault_eabt;
+    }
+
+    switch (extract32(entry, 0, 4)) {
+    case 1: /* contiguous descriptor */
+        if (entry >> 10) {
+            goto fault_walk; /* RES0 bits not 0 */
+        }
+        /*
+         * Because the softmmu tlb only works on units of TARGET_PAGE_SIZE,
+         * and because we cannot invalidate by pa, and thus will always
+         * flush entire tlbs, we don't actually care about the range here
+         * and can simply extract the GPI as the result.
+         */
+        if (extract32(entry, 8, 2) == 0) {
+            goto fault_walk; /* reserved contig */
+        }
+        gpi = extract32(entry, 4, 4);
+        break;
+    default:
+        index = extract64(paddress, pgs, 4);
+        gpi = extract64(entry, index * 4, 4);
+        break;
+    }
+
+ found:
+    switch (gpi) {
+    case 0b0000: /* no access */
+        break;
+    case 0b1111: /* all access */
+        return true;
+    case 0b1000:
+    case 0b1001:
+    case 0b1010:
+    case 0b1011:
+        if (pspace == (gpi & 3)) {
+            return true;
+        }
+        break;
+    default:
+        goto fault_walk; /* reserved */
+    }
+
+    fi->gpcf = GPCF_Fail;
+    goto fault_common;
+ fault_eabt:
+    fi->gpcf = GPCF_EABT;
+    goto fault_common;
+ fault_size:
+    fi->gpcf = GPCF_AddressSize;
+    goto fault_common;
+ fault_walk:
+    fi->gpcf = GPCF_Walk;
+ fault_common:
+    fi->level = level;
+    fi->paddr = paddress;
+    fi->paddr_space = pspace;
+    return false;
+}
+
 static bool S2_attrs_are_device(uint64_t hcr, uint8_t attrs)
 {
     /*
@@ -249,6 +449,7 @@ static bool S2_attrs_are_device(uint64_t hcr, uint8_t attrs)
 static bool S1_ptw_translate(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
                              hwaddr addr, ARMMMUFaultInfo *fi)
 {
+    ARMSecuritySpace space = ptw->in_space;
     bool is_secure = ptw->in_secure;
     ARMMMUIdx mmu_idx = ptw->in_mmu_idx;
     ARMMMUIdx s2_mmu_idx = ptw->in_ptw_idx;
@@ -261,30 +462,27 @@ static bool S1_ptw_translate(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
          * From gdbstub, do not use softmmu so that we don't modify the
          * state of the cpu at all, including softmmu tlb contents.
          */
-        if (regime_is_stage2(s2_mmu_idx)) {
-            S1Translate s2ptw = {
-                .in_mmu_idx = s2_mmu_idx,
-                .in_ptw_idx = ptw_idx_for_stage_2(env, s2_mmu_idx),
-                .in_secure = s2_mmu_idx == ARMMMUIdx_Stage2_S,
-                .in_debug = true,
-            };
-            GetPhysAddrResult s2 = { };
-
-            if (get_phys_addr_lpae(env, &s2ptw, addr, MMU_DATA_LOAD,
-                                   false, &s2, fi)) {
-                goto fail;
-            }
-            ptw->out_phys = s2.f.phys_addr;
-            pte_attrs = s2.cacheattrs.attrs;
-            ptw->out_secure = s2.f.attrs.secure;
-        } else {
-            /* Regime is physical. */
-            ptw->out_phys = addr;
-            pte_attrs = 0;
-            ptw->out_secure = s2_mmu_idx == ARMMMUIdx_Phys_S;
+        S1Translate s2ptw = {
+            .in_mmu_idx = s2_mmu_idx,
+            .in_ptw_idx = ptw_idx_for_stage_2(env, s2_mmu_idx),
+            .in_secure = s2_mmu_idx == ARMMMUIdx_Stage2_S,
+            .in_space = (s2_mmu_idx == ARMMMUIdx_Stage2_S ? ARMSS_Secure
+                         : space == ARMSS_Realm ? ARMSS_Realm
+                         : ARMSS_NonSecure),
+            .in_debug = true,
+        };
+        GetPhysAddrResult s2 = { };
+
+        if (get_phys_addr_gpc(env, &s2ptw, addr, MMU_DATA_LOAD, &s2, fi)) {
+            goto fail;
         }
+
+        ptw->out_phys = s2.f.phys_addr;
+        pte_attrs = s2.cacheattrs.attrs;
         ptw->out_host = NULL;
         ptw->out_rw = false;
+        ptw->out_secure = s2.f.attrs.secure;
+        ptw->out_space = s2.f.attrs.space;
     } else {
 #ifdef CONFIG_TCG
         CPUTLBEntryFull *full;
@@ -303,6 +501,7 @@ static bool S1_ptw_translate(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
         ptw->out_rw = full->prot & PAGE_WRITE;
         pte_attrs = full->pte_attrs;
         ptw->out_secure = full->attrs.secure;
+        ptw->out_space = full->attrs.space;
 #else
         g_assert_not_reached();
 #endif
@@ -330,6 +529,9 @@ static bool S1_ptw_translate(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
 
  fail:
     assert(fi->type != ARMFault_None);
+    if (fi->type == ARMFault_GPCFOnOutput) {
+        fi->type = ARMFault_GPCFOnWalk;
+    }
     fi->s2addr = addr;
     fi->stage2 = true;
     fi->s1ptw = true;
@@ -355,7 +557,10 @@ static uint32_t arm_ldl_ptw(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
         }
     } else {
         /* Page tables are in MMIO. */
-        MemTxAttrs attrs = { .secure = ptw->out_secure };
+        MemTxAttrs attrs = {
+            .secure = ptw->out_secure,
+            .space = ptw->out_space,
+        };
         AddressSpace *as = arm_addressspace(cs, attrs);
         MemTxResult result = MEMTX_OK;
 
@@ -398,7 +603,10 @@ static uint64_t arm_ldq_ptw(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
 #endif
     } else {
         /* Page tables are in MMIO. */
-        MemTxAttrs attrs = { .secure = ptw->out_secure };
+        MemTxAttrs attrs = {
+            .secure = ptw->out_secure,
+            .space = ptw->out_space,
+        };
         AddressSpace *as = arm_addressspace(cs, attrs);
         MemTxResult result = MEMTX_OK;
 
@@ -909,6 +1117,7 @@ static bool get_phys_addr_v6(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
          * regime, because the attribute will already be non-secure.
          */
         result->f.attrs.secure = false;
+        result->f.attrs.space = ARMSS_NonSecure;
     }
     result->f.phys_addr = phys_addr;
     return false;
@@ -925,7 +1134,7 @@ do_fault:
  * @xn:      XN (execute-never) bits
  * @s1_is_el0: true if this is S2 of an S1+2 walk for EL0
  */
-static int get_S2prot(CPUARMState *env, int s2ap, int xn, bool s1_is_el0)
+static int get_S2prot_noexecute(int s2ap)
 {
     int prot = 0;
 
@@ -935,6 +1144,12 @@ static int get_S2prot(CPUARMState *env, int s2ap, int xn, bool s1_is_el0)
     if (s2ap & 2) {
         prot |= PAGE_WRITE;
     }
+    return prot;
+}
+
+static int get_S2prot(CPUARMState *env, int s2ap, int xn, bool s1_is_el0)
+{
+    int prot = get_S2prot_noexecute(s2ap);
 
     if (cpu_isar_feature(any_tts2uxn, env_archcpu(env))) {
         switch (xn) {
@@ -972,12 +1187,14 @@ static int get_S2prot(CPUARMState *env, int s2ap, int xn, bool s1_is_el0)
  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
  * @is_aa64: TRUE if AArch64
  * @ap:      The 2-bit simple AP (AP[2:1])
- * @ns:      NS (non-secure) bit
  * @xn:      XN (execute-never) bit
  * @pxn:     PXN (privileged execute-never) bit
+ * @in_pa:   The original input pa space
+ * @out_pa:  The output pa space, modified by NSTable, NS, and NSE
  */
 static int get_S1prot(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx, bool is_aa64,
-                      int ap, int ns, int xn, int pxn)
+                      int ap, int xn, int pxn,
+                      ARMSecuritySpace in_pa, ARMSecuritySpace out_pa)
 {
     ARMCPU *cpu = env_archcpu(env);
     bool is_user = regime_is_user(env, mmu_idx);
@@ -1010,8 +1227,39 @@ static int get_S1prot(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx, bool is_aa64,
         }
     }
 
-    if (ns && arm_is_secure(env) && (env->cp15.scr_el3 & SCR_SIF)) {
-        return prot_rw;
+    if (in_pa != out_pa) {
+        switch (in_pa) {
+        case ARMSS_Root:
+            /*
+             * R_ZWRVD: permission fault for insn fetched from non-Root,
+             * I_WWBFB: SIF has no effect in EL3.
+             */
+            return prot_rw;
+        case ARMSS_Realm:
+            /*
+             * R_PKTDS: permission fault for insn fetched from non-Realm,
+             * for Realm EL2 or EL2&0.  The corresponding fault for EL1&0
+             * happens during any stage2 translation.
+             */
+            switch (mmu_idx) {
+            case ARMMMUIdx_E2:
+            case ARMMMUIdx_E20_0:
+            case ARMMMUIdx_E20_2:
+            case ARMMMUIdx_E20_2_PAN:
+                return prot_rw;
+            default:
+                break;
+            }
+            break;
+        case ARMSS_Secure:
+            if (env->cp15.scr_el3 & SCR_SIF) {
+                return prot_rw;
+            }
+            break;
+        default:
+            /* Input NonSecure must have output NonSecure. */
+            g_assert_not_reached();
+        }
     }
 
     /* TODO have_wxn should be replaced with
@@ -1242,22 +1490,16 @@ static int check_s2_mmu_setup(ARMCPU *cpu, bool is_aa64, uint64_t tcr,
  * @ptw: Current and next stage parameters for the walk.
  * @address: virtual address to get physical address for
  * @access_type: MMU_DATA_LOAD, MMU_DATA_STORE or MMU_INST_FETCH
- * @s1_is_el0: if @ptw->in_mmu_idx is ARMMMUIdx_Stage2
- *             (so this is a stage 2 page table walk),
- *             must be true if this is stage 2 of a stage 1+2
- *             walk for an EL0 access. If @mmu_idx is anything else,
- *             @s1_is_el0 is ignored.
  * @result: set on translation success,
  * @fi: set to fault info if the translation fails
  */
 static bool get_phys_addr_lpae(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
                                uint64_t address,
-                               MMUAccessType access_type, bool s1_is_el0,
+                               MMUAccessType access_type,
                                GetPhysAddrResult *result, ARMMMUFaultInfo *fi)
 {
     ARMCPU *cpu = env_archcpu(env);
     ARMMMUIdx mmu_idx = ptw->in_mmu_idx;
-    bool is_secure = ptw->in_secure;
     int32_t level;
     ARMVAParameters param;
     uint64_t ttbr;
@@ -1268,12 +1510,12 @@ static bool get_phys_addr_lpae(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
     int32_t stride;
     int addrsize, inputsize, outputsize;
     uint64_t tcr = regime_tcr(env, mmu_idx);
-    int ap, ns, xn, pxn;
+    int ap, xn, pxn;
     uint32_t el = regime_el(env, mmu_idx);
     uint64_t descaddrmask;
     bool aarch64 = arm_el_is_aa64(env, el);
     uint64_t descriptor, new_descriptor;
-    bool nstable;
+    ARMSecuritySpace out_space;
 
     /* TODO: This code does not support shareability levels. */
     if (aarch64) {
@@ -1435,32 +1677,32 @@ static bool get_phys_addr_lpae(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
         descaddrmask = MAKE_64BIT_MASK(0, 40);
     }
     descaddrmask &= ~indexmask_grainsize;
-
-    /*
-     * Secure stage 1 accesses start with the page table in secure memory and
-     * can be downgraded to non-secure at any step. Non-secure accesses
-     * remain non-secure. We implement this by just ORing in the NSTable/NS
-     * bits at each step.
-     * Stage 2 never gets this kind of downgrade.
-     */
-    tableattrs = is_secure ? 0 : (1 << 4);
+    tableattrs = 0;
 
  next_level:
     descaddr |= (address >> (stride * (4 - level))) & indexmask;
     descaddr &= ~7ULL;
-    nstable = !regime_is_stage2(mmu_idx) && extract32(tableattrs, 4, 1);
-    if (nstable) {
+
+    /*
+     * Process the NSTable bit from the previous level.  This changes
+     * the table address space and the output space from Secure to
+     * NonSecure.  With RME, the EL3 translation regime does not change
+     * from Root to NonSecure.
+     */
+    if (ptw->in_space == ARMSS_Secure
+        && !regime_is_stage2(mmu_idx)
+        && extract32(tableattrs, 4, 1)) {
         /*
          * Stage2_S -> Stage2 or Phys_S -> Phys_NS
-         * Assert that the non-secure idx are even, and relative order.
+         * Assert the relative order of the secure/non-secure indexes.
          */
-        QEMU_BUILD_BUG_ON((ARMMMUIdx_Phys_NS & 1) != 0);
-        QEMU_BUILD_BUG_ON((ARMMMUIdx_Stage2 & 1) != 0);
-        QEMU_BUILD_BUG_ON(ARMMMUIdx_Phys_NS + 1 != ARMMMUIdx_Phys_S);
-        QEMU_BUILD_BUG_ON(ARMMMUIdx_Stage2 + 1 != ARMMMUIdx_Stage2_S);
-        ptw->in_ptw_idx &= ~1;
+        QEMU_BUILD_BUG_ON(ARMMMUIdx_Phys_S + 1 != ARMMMUIdx_Phys_NS);
+        QEMU_BUILD_BUG_ON(ARMMMUIdx_Stage2_S + 1 != ARMMMUIdx_Stage2);
+        ptw->in_ptw_idx += 1;
         ptw->in_secure = false;
+        ptw->in_space = ARMSS_NonSecure;
     }
+
     if (!S1_ptw_translate(env, ptw, descaddr, fi)) {
         goto do_fault;
     }
@@ -1563,7 +1805,7 @@ static bool get_phys_addr_lpae(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
      */
     attrs = new_descriptor & (MAKE_64BIT_MASK(2, 10) | MAKE_64BIT_MASK(50, 14));
     if (!regime_is_stage2(mmu_idx)) {
-        attrs |= nstable << 5; /* NS */
+        attrs |= !ptw->in_secure << 5; /* NS */
         if (!param.hpd) {
             attrs |= extract64(tableattrs, 0, 2) << 53;     /* XN, PXN */
             /*
@@ -1576,15 +1818,79 @@ static bool get_phys_addr_lpae(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
     }
 
     ap = extract32(attrs, 6, 2);
+    out_space = ptw->in_space;
     if (regime_is_stage2(mmu_idx)) {
-        ns = mmu_idx == ARMMMUIdx_Stage2;
-        xn = extract64(attrs, 53, 2);
-        result->f.prot = get_S2prot(env, ap, xn, s1_is_el0);
+        /*
+         * R_GYNXY: For stage2 in Realm security state, bit 55 is NS.
+         * The bit remains ignored for other security states.
+         * R_YMCSL: Executing an insn fetched from non-Realm causes
+         * a stage2 permission fault.
+         */
+        if (out_space == ARMSS_Realm && extract64(attrs, 55, 1)) {
+            out_space = ARMSS_NonSecure;
+            result->f.prot = get_S2prot_noexecute(ap);
+        } else {
+            xn = extract64(attrs, 53, 2);
+            result->f.prot = get_S2prot(env, ap, xn, ptw->in_s1_is_el0);
+        }
     } else {
-        ns = extract32(attrs, 5, 1);
+        int nse, ns = extract32(attrs, 5, 1);
+        switch (out_space) {
+        case ARMSS_Root:
+            /*
+             * R_GVZML: Bit 11 becomes the NSE field in the EL3 regime.
+             * R_XTYPW: NSE and NS together select the output pa space.
+             */
+            nse = extract32(attrs, 11, 1);
+            out_space = (nse << 1) | ns;
+            if (out_space == ARMSS_Secure &&
+                !cpu_isar_feature(aa64_sel2, cpu)) {
+                out_space = ARMSS_NonSecure;
+            }
+            break;
+        case ARMSS_Secure:
+            if (ns) {
+                out_space = ARMSS_NonSecure;
+            }
+            break;
+        case ARMSS_Realm:
+            switch (mmu_idx) {
+            case ARMMMUIdx_Stage1_E0:
+            case ARMMMUIdx_Stage1_E1:
+            case ARMMMUIdx_Stage1_E1_PAN:
+                /* I_CZPRF: For Realm EL1&0 stage1, NS bit is RES0. */
+                break;
+            case ARMMMUIdx_E2:
+            case ARMMMUIdx_E20_0:
+            case ARMMMUIdx_E20_2:
+            case ARMMMUIdx_E20_2_PAN:
+                /*
+                 * R_LYKFZ, R_WGRZN: For Realm EL2 and EL2&1,
+                 * NS changes the output to non-secure space.
+                 */
+                if (ns) {
+                    out_space = ARMSS_NonSecure;
+                }
+                break;
+            default:
+                g_assert_not_reached();
+            }
+            break;
+        case ARMSS_NonSecure:
+            /* R_QRMFF: For NonSecure state, the NS bit is RES0. */
+            break;
+        default:
+            g_assert_not_reached();
+        }
         xn = extract64(attrs, 54, 1);
         pxn = extract64(attrs, 53, 1);
-        result->f.prot = get_S1prot(env, mmu_idx, aarch64, ap, ns, xn, pxn);
+
+        /*
+         * Note that we modified ptw->in_space earlier for NSTable, but
+         * result->f.attrs retains a copy of the original security space.
+         */
+        result->f.prot = get_S1prot(env, mmu_idx, aarch64, ap, xn, pxn,
+                                    result->f.attrs.space, out_space);
     }
 
     if (!(result->f.prot & (1 << access_type))) {
@@ -1611,14 +1917,8 @@ static bool get_phys_addr_lpae(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
         }
     }
 
-    if (ns) {
-        /*
-         * The NS bit will (as required by the architecture) have no effect if
-         * the CPU doesn't support TZ or this is a non-secure translation
-         * regime, because the attribute will already be non-secure.
-         */
-        result->f.attrs.secure = false;
-    }
+    result->f.attrs.space = out_space;
+    result->f.attrs.secure = arm_space_is_secure(out_space);
 
     if (regime_is_stage2(mmu_idx)) {
         result->cacheattrs.is_s2_format = true;
@@ -2402,6 +2702,7 @@ static bool get_phys_addr_pmsav8(CPUARMState *env, uint32_t address,
              */
             if (sattrs.ns) {
                 result->f.attrs.secure = false;
+                result->f.attrs.space = ARMSS_NonSecure;
             } else if (!secure) {
                 /*
                  * NS access to S memory must fault.
@@ -2668,14 +2969,16 @@ static bool get_phys_addr_disabled(CPUARMState *env, target_ulong address,
                                    ARMMMUFaultInfo *fi)
 {
     uint8_t memattr = 0x00;    /* Device nGnRnE */
-    uint8_t shareability = 0;  /* non-sharable */
+    uint8_t shareability = 0;  /* non-shareable */
     int r_el;
 
     switch (mmu_idx) {
     case ARMMMUIdx_Stage2:
     case ARMMMUIdx_Stage2_S:
-    case ARMMMUIdx_Phys_NS:
     case ARMMMUIdx_Phys_S:
+    case ARMMMUIdx_Phys_NS:
+    case ARMMMUIdx_Phys_Root:
+    case ARMMMUIdx_Phys_Realm:
         break;
 
     default:
@@ -2725,7 +3028,7 @@ static bool get_phys_addr_disabled(CPUARMState *env, target_ulong address,
             } else {
                 memattr = 0x44;  /* Normal, NC, No */
             }
-            shareability = 2; /* outer sharable */
+            shareability = 2; /* outer shareable */
         }
         result->cacheattrs.is_s2_format = false;
         break;
@@ -2750,10 +3053,10 @@ static bool get_phys_addr_twostage(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
     bool is_secure = ptw->in_secure;
     bool ret, ipa_secure;
     ARMCacheAttrs cacheattrs1;
-    bool is_el0;
+    ARMSecuritySpace ipa_space;
     uint64_t hcr;
 
-    ret = get_phys_addr_with_struct(env, ptw, address, access_type, result, fi);
+    ret = get_phys_addr_nogpc(env, ptw, address, access_type, result, fi);
 
     /* If S1 fails, return early.  */
     if (ret) {
@@ -2762,10 +3065,12 @@ static bool get_phys_addr_twostage(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
 
     ipa = result->f.phys_addr;
     ipa_secure = result->f.attrs.secure;
+    ipa_space = result->f.attrs.space;
 
-    is_el0 = ptw->in_mmu_idx == ARMMMUIdx_Stage1_E0;
+    ptw->in_s1_is_el0 = ptw->in_mmu_idx == ARMMMUIdx_Stage1_E0;
     ptw->in_mmu_idx = ipa_secure ? ARMMMUIdx_Stage2_S : ARMMMUIdx_Stage2;
     ptw->in_secure = ipa_secure;
+    ptw->in_space = ipa_space;
     ptw->in_ptw_idx = ptw_idx_for_stage_2(env, ptw->in_mmu_idx);
 
     /*
@@ -2777,13 +3082,7 @@ static bool get_phys_addr_twostage(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
     cacheattrs1 = result->cacheattrs;
     memset(result, 0, sizeof(*result));
 
-    if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_PMSA)) {
-        ret = get_phys_addr_pmsav8(env, ipa, access_type,
-                                   ptw->in_mmu_idx, is_secure, result, fi);
-    } else {
-        ret = get_phys_addr_lpae(env, ptw, ipa, access_type,
-                                 is_el0, result, fi);
-    }
+    ret = get_phys_addr_nogpc(env, ptw, ipa, access_type, result, fi);
     fi->s2addr = ipa;
 
     /* Combine the S1 and S2 perms.  */
@@ -2843,7 +3142,7 @@ static bool get_phys_addr_twostage(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
     return false;
 }
 
-static bool get_phys_addr_with_struct(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
+static bool get_phys_addr_nogpc(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
                                       target_ulong address,
                                       MMUAccessType access_type,
                                       GetPhysAddrResult *result,
@@ -2854,15 +3153,18 @@ static bool get_phys_addr_with_struct(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
     ARMMMUIdx s1_mmu_idx;
 
     /*
-     * The page table entries may downgrade secure to non-secure, but
-     * cannot upgrade an non-secure translation regime's attributes
-     * to secure.
+     * The page table entries may downgrade Secure to NonSecure, but
+     * cannot upgrade a NonSecure translation regime's attributes
+     * to Secure or Realm.
      */
     result->f.attrs.secure = is_secure;
+    result->f.attrs.space = ptw->in_space;
 
     switch (mmu_idx) {
     case ARMMMUIdx_Phys_S:
     case ARMMMUIdx_Phys_NS:
+    case ARMMMUIdx_Phys_Root:
+    case ARMMMUIdx_Phys_Realm:
         /* Checking Phys early avoids special casing later vs regime_el. */
         return get_phys_addr_disabled(env, address, access_type, mmu_idx,
                                       is_secure, result, fi);
@@ -2908,7 +3210,7 @@ static bool get_phys_addr_with_struct(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
 
     default:
         /* Single stage uses physical for ptw. */
-        ptw->in_ptw_idx = is_secure ? ARMMMUIdx_Phys_S : ARMMMUIdx_Phys_NS;
+        ptw->in_ptw_idx = arm_space_to_phys(ptw->in_space);
         break;
     }
 
@@ -2965,8 +3267,7 @@ static bool get_phys_addr_with_struct(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
     }
 
     if (regime_using_lpae_format(env, mmu_idx)) {
-        return get_phys_addr_lpae(env, ptw, address, access_type, false,
-                                  result, fi);
+        return get_phys_addr_lpae(env, ptw, address, access_type, result, fi);
     } else if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_V7) ||
                regime_sctlr(env, mmu_idx) & SCTLR_XP) {
         return get_phys_addr_v6(env, ptw, address, access_type, result, fi);
@@ -2975,6 +3276,23 @@ static bool get_phys_addr_with_struct(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
     }
 }
 
+static bool get_phys_addr_gpc(CPUARMState *env, S1Translate *ptw,
+                              target_ulong address,
+                              MMUAccessType access_type,
+                              GetPhysAddrResult *result,
+                              ARMMMUFaultInfo *fi)
+{
+    if (get_phys_addr_nogpc(env, ptw, address, access_type, result, fi)) {
+        return true;
+    }
+    if (!granule_protection_check(env, result->f.phys_addr,
+                                  result->f.attrs.space, fi)) {
+        fi->type = ARMFault_GPCFOnOutput;
+        return true;
+    }
+    return false;
+}
+
 bool get_phys_addr_with_secure(CPUARMState *env, target_ulong address,
                                MMUAccessType access_type, ARMMMUIdx mmu_idx,
                                bool is_secure, GetPhysAddrResult *result,
@@ -2983,16 +3301,19 @@ bool get_phys_addr_with_secure(CPUARMState *env, target_ulong address,
     S1Translate ptw = {
         .in_mmu_idx = mmu_idx,
         .in_secure = is_secure,
+        .in_space = arm_secure_to_space(is_secure),
     };
-    return get_phys_addr_with_struct(env, &ptw, address, access_type,
-                                     result, fi);
+    return get_phys_addr_gpc(env, &ptw, address, access_type, result, fi);
 }
 
 bool get_phys_addr(CPUARMState *env, target_ulong address,
                    MMUAccessType access_type, ARMMMUIdx mmu_idx,
                    GetPhysAddrResult *result, ARMMMUFaultInfo *fi)
 {
-    bool is_secure;
+    S1Translate ptw = {
+        .in_mmu_idx = mmu_idx,
+    };
+    ARMSecuritySpace ss;
 
     switch (mmu_idx) {
     case ARMMMUIdx_E10_0:
@@ -3005,30 +3326,54 @@ bool get_phys_addr(CPUARMState *env, target_ulong address,
     case ARMMMUIdx_Stage1_E1:
     case ARMMMUIdx_Stage1_E1_PAN:
     case ARMMMUIdx_E2:
-        is_secure = arm_is_secure_below_el3(env);
+        ss = arm_security_space_below_el3(env);
         break;
     case ARMMMUIdx_Stage2:
+        /*
+         * For Secure EL2, we need this index to be NonSecure;
+         * otherwise this will already be NonSecure or Realm.
+         */
+        ss = arm_security_space_below_el3(env);
+        if (ss == ARMSS_Secure) {
+            ss = ARMSS_NonSecure;
+        }
+        break;
     case ARMMMUIdx_Phys_NS:
     case ARMMMUIdx_MPrivNegPri:
     case ARMMMUIdx_MUserNegPri:
     case ARMMMUIdx_MPriv:
     case ARMMMUIdx_MUser:
-        is_secure = false;
+        ss = ARMSS_NonSecure;
         break;
-    case ARMMMUIdx_E3:
     case ARMMMUIdx_Stage2_S:
     case ARMMMUIdx_Phys_S:
     case ARMMMUIdx_MSPrivNegPri:
     case ARMMMUIdx_MSUserNegPri:
     case ARMMMUIdx_MSPriv:
     case ARMMMUIdx_MSUser:
-        is_secure = true;
+        ss = ARMSS_Secure;
+        break;
+    case ARMMMUIdx_E3:
+        if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64) &&
+            cpu_isar_feature(aa64_rme, env_archcpu(env))) {
+            ss = ARMSS_Root;
+        } else {
+            ss = ARMSS_Secure;
+        }
+        break;
+    case ARMMMUIdx_Phys_Root:
+        ss = ARMSS_Root;
+        break;
+    case ARMMMUIdx_Phys_Realm:
+        ss = ARMSS_Realm;
         break;
     default:
         g_assert_not_reached();
     }
-    return get_phys_addr_with_secure(env, address, access_type, mmu_idx,
-                                     is_secure, result, fi);
+
+    ptw.in_space = ss;
+    ptw.in_secure = arm_space_is_secure(ss);
+    return get_phys_addr_gpc(env, &ptw, address, access_type, result, fi);
 }
 
 hwaddr arm_cpu_get_phys_page_attrs_debug(CPUState *cs, vaddr addr,
@@ -3036,16 +3381,19 @@ hwaddr arm_cpu_get_phys_page_attrs_debug(CPUState *cs, vaddr addr,
 {
     ARMCPU *cpu = ARM_CPU(cs);
     CPUARMState *env = &cpu->env;
+    ARMMMUIdx mmu_idx = arm_mmu_idx(env);
+    ARMSecuritySpace ss = arm_security_space(env);
     S1Translate ptw = {
-        .in_mmu_idx = arm_mmu_idx(env),
-        .in_secure = arm_is_secure(env),
+        .in_mmu_idx = mmu_idx,
+        .in_space = ss,
+        .in_secure = arm_space_is_secure(ss),
         .in_debug = true,
     };
     GetPhysAddrResult res = {};
     ARMMMUFaultInfo fi = {};
     bool ret;
 
-    ret = get_phys_addr_with_struct(env, &ptw, addr, MMU_DATA_LOAD, &res, &fi);
+    ret = get_phys_addr_gpc(env, &ptw, addr, MMU_DATA_LOAD, &res, &fi);
     *attrs = res.f.attrs;
 
     if (ret) {