4. Changing Execution state

ARMv8-A相关历史文章:

有时候需要去改变处理器的执行状态,比如当在运行一个AArch64的操作系统时,需要去运行一个在EL0的32-bit应用程序,系统必须要切换到AArch32状态,只能通过改变Exception Level来修改执行状态。获取一个异常可以把执行状态从AArch32切换到AArch64,从异常返回可以从AArch64切换回AArch32.
当应用程序结束或执行返回到OS时,系统可以切换回AArch64。

如图所示:


在这两种状态之间的切换是在Secure monitor,Hypervisor或操作系统中执行的。要在相同的Exception Level中去改变执行状态,系统必须切换到一个更高的Exception Level,之后再返回到初始的Exception Level。
举个例子,当运行一个64-bit的OS时,你可能有32-bit和64-bit的应用程序,在这种情况下,32-bit的应用程序可以执行和产生一个Supervisor Call(SVC)指令,或者接受一个中断,从而引起处理器切换到EL1和AArch64。OS可以切换任务并返回到EL0和AArch64状态。实际上,这意味着不能混合使用32位和64位,因为它们之间没有直接的调用方式。

在AArch64和AArch32两个执行状态之间的切换要点,总结如下:

  • 切换到AArch32,需要处理器从高的Exception Level跳转到低的Exception Level,通过执行ERET指令退出异常处理程序时完成;
  • 切换到AArch64,需要处理器从低的Exception Level跳转到高的Exception Level,可以通过指令执行或外部信号来完成;
  • 当获取异常或从异常中返回时,Exception Level保持不变,那么执行状态也不能改变;
  • AArch64和AArch32执行状态有类似的Exception Level,但是在Secure和Non-Secure操作中有一些区别。异常产生时处理器所处的执行状态,会限制其他执行状态下可用的Exception levels;
  • 在一个特定的Exception Level中,ARMv8-A处理器在AArch32执行状态下,使用和ARMv7-A中相同的异常模型;
  • EL3中的代码不能将异常提升管到更高的Exception Level,因此不能更改执行状态,Reset除外;

对于最高级别的Exception Level(在ARMv8-A处理器中为EL3),每个Exception Level使用的执行状态都是固定的,Exception Level只能通过Reset来更改。对于EL2和EL1,可以通过使用更高级别的系统寄存器来控制。

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