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体系结构授权, 一种硬件规范, 用来约定指令集, 芯片内部体系结构(内存管理, 高速缓存管理), 只约定每一条指令的格式, 行为规范, 参数, 客户根据这个规范自行设计与之兼容的处理器处理IP授权, ARM公司根据某个版本的体系结构设计处理器, 再把处理器设计方案授权给…ARM两种授权
体系结构授权, 一种硬件规范, 用来约定指令集, 芯片内部体系结构(内存管理, 高速缓存管理), 只约定每一条指令的格式, 行为规范, 参数, 客户根据这个规范自行设计与之兼容的处理器处理IP授权, ARM公司根据某个版本的体系结构设计处理器, 再把处理器设计方案授权给客户 ARM体系结构又根据不同的应用场景分为3种系列
A系列: 面向性能密集型系统的应用处理器内核R系列: 面向实时应用的高性能内核M系列: 面向各类嵌入式应用的微控制内核
ARMv8体系结构中的基本概念
ARM处理器实现的是精简指令集体系结构。在ARMv8体系结构中有如下一些基本概念和定义。
处理机Processing ElementPE在ARM公司的官方技术手册中提到的一个概念把处理器处理事务的过程抽象为处理机。执行状态execution state处理器运行时的环境包括寄存器的位宽、支持的指令集、异常模型、内存管理以及编程模型等。ARMv8体系结构定义了两个执行状态。 AArch6464位的执行状态。 提供31个64位的通用寄存器。提供64位的程序计数Program CounterPC指针寄存器、栈指针Stack PointerSP寄存器以及异常链接寄存器Exception Link RegisterELR。提供A64指令集。定义ARMv8异常模型支持4个异常等级即EL0EL3。提供64位的内存模型。定义一组处理器状态PSTATE用来保存PE的状态。 AArch3232位的执行状态。 提供13个32位的通用寄存器再加上PC指针寄存器、SP寄存器、链接寄存器Link RegisterLR。支持两套指令集分别是A32和T32Thumb指令集指令集。支持ARMv7-A异常模型基于PE模式并映射到ARMv8的异常模型中。提供32位的虚拟内存访问机制。定义一组PSTATE用来保存PE的状态。 ARMv8指令集ARMv8体系结构根据不同的执行状态提供不同指令集的支持。A64指令集运行在AArch64状态下提供64位指令集支持。A32指令集运行在AArch32状态下提供32位指令集支持。T32指令集运行在AArch32状态下提供16位和32位指令集支持。系统寄存器命名在AArch64状态下很多系统寄存器会根据不同的异常等级提供不同的变种寄存器。系统寄存器的使用方法如下。
register_name_Elx //最后一个字母 x 可以表示0、1、2、3如SP_EL0表示在EL0下的SP寄存器SP_EL1表示在EL1下的SP寄存器。
ARMv8处理器执行状态
ARMv8处理器支持两种执行状态——AArch64状态和AArch32状态
AArch64状态是ARMv8新增的64位执行状态而AArch32是为了兼容ARMv7体系结构的32位执行状态
AArch42执行状态
支持16个32位的通用寄存器
ARMv8体系架构下AArch64执行状态
异常等级
确定了处理器当前运行特权级别
EL0用户特权用于运行普通用户程序。EL1系统特权通常用于操作系统内核。如果系统使能了虚拟化扩展运行虚拟机操作系统内核。EL2运行虚拟化扩展的虚拟机监控器hypervisor。EL3运行安全世界中的安全监控器secure monitor
ARMv8体系结构允许切换应用程序的运行模式。如在一个运行64位操作系统的ARMv8处理器中我们可以同时运行A64指令集的应用程序和A32指令集的应用程序但是在一个运行32位操作系统的ARMv8处理器中就不能运行A64指令集的应用程序了。
当需要运行A32指令集的应用程序时需要通过一条管理员调用Supervisor CallSVC指令切换到EL1操作系统会做任务的切换并且返回AArch32的EL0从而为这个应用程序准备好AArch32状态的运行环境。
通用寄存器
支持31个64位的, 分别是X0 ~ X30 可以使用W来表示低32位的数据, W0表示X0寄存器的低32位数据, W1表示X1寄存器的低32位数据 特殊寄存器 系统寄存器
ARMv8体系结构支持如下7类系统寄存器
通用系统控制寄存器调试寄存器性能监控寄存器活动监控寄存器统计扩展寄存器RAS寄存器通用定时器寄存器。
系统寄存器支持不同的异常等级的访问通常系统寄存器会使用“Reg_ELn”的方式来表示。
Reg_EL1处理器处于EL1、EL2以及EL3时可以访问该寄存器。Reg_EL2处理器处于EL2和EL3时可以访问该寄存器。大部分系统寄存器不支持处理器处于EL0时访问但也有一些例外如CTR_EL0。
数据类型
支持的数据宽度
字节(8bit), 半字(16bit), 字(32bit), 双字(64bit)四字(128bit)
