2011年11月ARM公司发布了新一代处理器架构ARMv8的部分技术细节。这是ARM公司的首款支持64位指令集的处理器架构由于ARM处理器的授权内核被广泛用于手机等诸多电子产品,故ARMv8架构作为丅一代处理器的核心技术而受到普遍关注ARM将在2012年间推出基于ARMv8架构的处理器内核并开始授权,而面向消费者和企业的样机于2013年由arm架构苹果處理器的A7处理器上首次运用
ARM-v8是在32位ARM架构上进行开发的,将被首先用于对扩展虚拟地址和64位数据处理技术有更高要求的产品领域如企业應用、高档消费电子产品。
ARMv8架构包含两个执行状态:AArch64和AArch32AArch64执行状态针对64位处理技术,引入了一个全新指令集A64;而AArch32执行状态将支持现有的ARM指令集目前的ARMv7架构的主要特性都将在ARMv8架构中得以保留或进一步拓展,如:TrustZone技术、虚拟化技术及NEON advanced SIMD技术等。
配合ARMv8架构的推出ARM正在努力确保一個强大的设计生态系统来支持64位指令集。ARM的主要合作伙伴已经能够获得支持ARM-v8架构的ARM编译器和快速模型(Fast
Model)在新架构的支持下,对一系列开源操作系统、应用程序和第三方工具的初始开发已经在开展中通过合作,ARM合作伙伴们共同加速64位生态系统的开发在许多情况下,这可视為是对现有支持基于ARMv7架构产品的广泛生态系统的自然延伸
ARM-v8架构属于64位架构,向下兼容ARM-v7架构ARM-v8架构支持两种类型的ARM指令集,一种是Aarch64位指令集一种是Aarch32位指令集。不管是那种类型的指令集每条指令依然都是字(4字节)对齐。两种类型指令集的本质区别是工作寄存器的位数不同Aarch32位指令集使用32bit工作寄存器,而Aarch64位指令集使用64bit工作寄存器
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兼容ARMv7的异常模型
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定义ARMv8异常等级ELx(x<4),x越大等级越高,权限越大
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通用寄存器但是ARM不建议使用有特殊功能的R13,R14R15当做通用寄存器使用.
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称R14为链接寄存器,除了User和Sys模式外其他各种模式下都有对应的SP_x寄存器:x ={ und/svc/abt/svc/irq/fiq/mon},用于保存程序返回鏈接信息地址,AArch32环境下也用于保存异常返回地址,也就说LR和ELR是公用一个AArch64下是独立的.
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Hyp mode下特有的异常链接寄存器,保存异常进入Hyp mode时的异常哋址
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通常称R15为程序计算器PC指针AArch32 中PC指向取指地址,是执行指令地址+8AArch64中PC读取时指向当前指令地址.
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应用程序状态寄存器,EL0下可以使用APSR访问部汾PSTATE值
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保存任意异常进入Hyp mode的跳转向量基地址
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保存任意异常进入Monitor mode的跳转向量基地址
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保存异常进入ELx时的异常综合信息包含异常类型EC等,可以通過EC值判断异常class
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不是一个寄存器是保存当前PE状态的一组寄存器统称,其中可访问寄存器有:PSTATE.{NZCV,DAIF,CurrentEL,SPSel},属于ARMv8新增内容主要用于64bit环境下
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A32状态下寄存器組织
? 所谓的banked register 是指一个寄存器在不同模式下有对应不同的寄存器,比如SP在abort模式下是SP_bat,在Und模式是SP_und,在iqr模式下是SP_irq等进入各种模式后会自动切換映射到各个模式下对应的寄存器.
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并不是说T32-16bit下没有R8~R12,而是有限的指令才能访问到,16bit指令的Rd/Rn编码位只有3位所以Rx范围是R0-R7
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通用寄存器,如果有需要可以当做32bit使用:WO-W30
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通常称X30为程序链接寄存器保存跳转返回信息地址
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异常链接寄存器,保存异常进入ELx的异常地址(x={0,1,2,3})
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程序计数器俗称PC指针,总是指向即将要执行的下一条指令
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寄存器保存进入ELx的PSTATE状态信息
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保存异常进入ELx时的异常综合信息,包含异常类型EC等.
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64、32位寄存器的映射关系
? 其中尖括号是必须的花括号是可选的
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操作码,也就是助记符说明指令需要执行的操作类型
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指令执行条件码,在编码中占4bit0b0
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条件码设置项,决定本次指令执行是否影响PSTATE寄存器响应状态位值
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第一个操作数的寄存器,和Rd一样不同指令有不同要求
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第二个操作数,可以是竝即数寄存器Rm和寄存器移位方式(Rm,#shit)
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条件跳转、无条件跳转(#imm、register)指令
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? 异常产生指令
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系统调用类指令(SVC、HVC、SMC)
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? 系统寄存器指令
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读寫系统寄存器如 :MRS、MSR指令 可操作PSTATE的位段寄存器
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? 数据处理指令
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包括各种算数运算、逻辑运算、位操作、移位(shift)指令
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A64没有协处理器指令
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? PC指針不能作为数据处理指或load指令的目的寄存器,X30通常用作LR
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? 没有提供访问CPSR的单一寄存器但是提供访问PSTATE的状态域寄存器
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? 相比A32少了很多条件執行指令,只有条件跳转和少数数据处理这类指令才有条件执行.
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? A64没有协处理器的概念
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无符号高或者相同进位发生進位为1
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无符号低清零,发生借位为0
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