关于本参考手册

英文版

本手册主要描述了 ARMv8 体系结构。ARMv8 体系结构主要描述了 ARMv8-A 处理单元 (PE,Processing element) 的运行机制,包括以下方面内容:

  • AArch64 和 AArch32 两个运行态。
  • 三种指令集:
    • 在 AArch32 运行态下, 支持兼容旧架构的 A32 和 T32 指令集.
    • 在 AArch64 运行态下, 执行 A64 指令集.
  • 当前 Exception 等级, 安全状态和运行态的不同对 PE 行为的影响。
  • Exception 模型 (Exception model)。
  • 支持 AArch64 和 AArch32 运行态切换的内部交互模型 (interprocessing model)。
  • 定义 Memory Ordering 和 Memory Management 的内存模型 (memory model)。本手册中,仅描述定义了虚拟内存系统架构 (VMSA) 的 ARMv8-A 架构的内存模型。
  • 编程模型 (programmers’ model),主要描述用于控制 PE 和内存系统,以及提供相关状态信息的系统寄存器 (System registers) 接口。
  • 高性能的 SIMD 和浮点指令:
    • 支持单精度和双精度浮点数操作。
    • 双精度、单精度和半精度浮点数转换。
    • 三种指令集都支持整形、单精度浮点数向量操作。
    • 在 A64 运行态下,支持双精度浮点数向量操作。
  • 安全模型 (security model),提供了 secure 和 Non-secure 两种安全状态,用于支持安全应用场景。
  • 虚拟化模型 (virtualization model),支持 Non-secure 操作的虚拟化。
  • 调式架构,提供了可软件控制的调试特性。

本手册中的指令是用文本形式的汇编语法来描述的,但是本手册并不是 ARM 汇编语言教程,手册中只简单的介绍了汇编语言最基础的部分,更多汇编语言的细节,需要参考实际所使用的汇编器的相关文档。

本手册的内容分为以下几个部分:

Part A
此部分内容主要对 ARMv8-A 体系结构进行简单介绍,概括性的描述了 AArch64 和 AArch32 运行态,简要描述其所支持的数据类型等。

Part B
此部分内容从应用层面 (application level view) 描述 AArch64 运行态 (也可以说在 EL0 层次上进行描述),它主要介绍了应用层下的编程模型和内存模型。

Part C
此部分内容详细介绍了 AArch64 运行态下的 A64 指令集。对于每一个所描述的指令,都详细的描述了其在 EL0 下执行 (即非特权模式执行) 时的效果,以及使用该指令的限制条件,同时也描述了指令在其他更高级别的 Exception level 下执行时,与 EL0 下执行的差异。这部分内容,对于编译器、汇编器和其他用于生成 ARM 机器码的软件的设计者和使用者都非常关键。

Part D
此部分内容从系统层面 (system level view) 描述 AArch64 运行态。它主要描述了系统层下的编程模型和内存模型,同时还详细介绍了 EL0 中无法访问的系统寄存器 (System registers),self-hosted 调试等。

Part E
此部分内容从应用层面 (application level view) 描述 AArch32 运行态 (也可以说在 EL0 层次上进行描述),它主要介绍了应用层下的编程模型和内存模型。

NOTE:
在 AArch32 运行态下,在 EL0 上执行的指令是在 User mode 下执行的。

Part F
此部分内容详细介绍了 AArch32 运行态下向后兼容旧 ARM 架构的 T32 和 A32 指令集。对于每一个所描述的指令,都详细的描述了其在 User mode 下执行 (即非特权模式执行,或者说在 EL0 下执行) 时的效果,以及使用该指令的限制条件,同时也描述了指令在其他更高级别的 Exception level 下执行时,与 EL0 下执行的差异。这部分内容,对于编译器、汇编器和其他用于生成 ARM 机器码的软件的设计者和使用者都非常关键。

NOTE:
User mode 只能是在软件执行处于非特权等级的模式

Part G
此部分内容从系统层面 (system level view) 描述基本与旧 ARM 架构兼容的 AArch32 运行态。它主要描述了系统层下的编程模型和内存模型,同时还详细介绍了 EL0 中无法访问的系统寄存器 (System registers),用于访问系统寄存器的虚拟协处理器接口 (conceptual coprocessor interface) 等。

Part H
此部分内容主要描述了外部调试架构,介绍了调试宿主所需的配置、断点和看门狗,以及调试交互通道 (DCC, Debug Communications Channel) 等内容。

Part I
此部分内容描述了体系结构中不属于 PE 的一些特性。这些特性通过映射到内存的相关接口来访问。此外,部分特在具体实现中不是必须实现的。

Appendixes
此部分内容为附录,提供一些额外的信息。附录中的有些内容并不是 ARM 体系结构所必须的。另外,附录的首页提供了附录内容的版本状态信息。

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