ARMV8体系结构简介

前言

基于网上资料对相关概念做整理汇总，部分内容引用自文后文章。

1. 概述

本节引用自文章“ ARMV8体系结构简介  ”，链接放在文后

本文的主要内容来源于ARMV8白皮书v5，对ARMV8做一个概述。包含如下的内容：

• 首先从背景谈起，讲述ARM的发展历程；
• 之后介绍ARMV8体系结构的基本特征；
• 介绍A64指令集
• 介绍异常级别
• 介绍内存管理单元
• 介绍编程寄存器
• 介绍DEBUG相关
• ARMV8生态系统的演化

1.1 背景

 

 1.2 ARMV8架构基本特性

 

• ARMV8目前只定义了Application profile
• ARMV8定义了48bit符号虚拟地址和达到48bit物理地址
• ARMV8采用了新的指令集A64
• ARMV8兼容ARMV7的指令
• A32和A64的转换只能发生在异常级别转换时

1.3 A64指令集

• A64下的每条指令被定义为固定32bit
• A32和A64分别解码，这样可以简化解码表，单独的解码表可以允许更多更先进的分支预测技术
• 通用目的寄存器增加到31个
• A64删除了LDM/STM指令，因为LDM/STM实现比较复杂
• 更少的条件指令，因为实现复杂，并且没有明显的好处
• 浮点单元硬件支持
• SIMD支持，针对A64做了专门修订，引入了双精度浮点支持

1.4 异常级别

 

• A32和A64之间的转换有一个严格的规则集合
• 异常级别增加，可以保持A32或升级到A64
• A64引入了专门的寄存器ELR，用于记录异常返回地址，在所有的异常入口会进行设置
• 在异常入口，中断mask会自动置位
• 每个异常级别都有自己的向量基址寄存器，每个向量被按照类型区分：synchronous,IRQ,FIQ或Error
• 关于异常的详细细节在syndrome register

1.5 内存管理单元

 1.6 程序寄存器

 

• 30个通用寄存器（X0-X30），每个寄存器使64bits，其中X30是LR寄存器
•  只有一个SP寄存器和ELR寄存器
• SPSR
• Pstate

1.7 DEBUG

• 可以通过debugger调试器直接发送指令，处理器可以提取
• 两种类型的debug：self-host和halt mode debug

参考

1、作者	博文
jasonactions	ARMV8体系结构简介