首頁 > 新聞資訊 摘要： 本文主要對Armv8體系的異常處理的基本概念進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵字：Armv8、體系結(jié)構(gòu)、ARM架構(gòu)、異常處理、中斷、復(fù)位、同步異常、異步異常
1. 異常處理的基本概念
異常是任何可能導(dǎo)致當(dāng)前正在執(zhí)行的程序暫停并導(dǎo)致狀態(tài)更改以執(zhí)行代碼來處理該異常的事件。Armv8體系結(jié)構(gòu)將異常分為兩大類：同步異常和異步異常。
1.1同步異常
同步異常是指處理器執(zhí)行某條指令而直接導(dǎo)致的異常，往往需要在異常處理函數(shù)處理該異常之后，處理器才能繼續(xù)執(zhí)行。這意味著同步異常與執(zhí)行流同步。
常見的同步異常如下：
- 嘗試訪問一個異常等級不恰當(dāng)?shù)募拇嫫鳌?/span>
- 嘗試執(zhí)行沒有定義的指令
- 使用沒有對齊的SP
- 嘗試執(zhí)行與PC指針沒有對齊的指令。
1.2 異步異常
異步異常是指異常觸發(fā)的原因與處理器當(dāng)前正在執(zhí)行的指令無關(guān)的異常，中斷屬于異步異常的一種。因此與當(dāng)前指令流不同步。這意味著無法準(zhǔn)確保證何時會發(fā)生異步異常。Armv8-A 架構(gòu)只要求它在有限的時間內(nèi)發(fā)生。也可以暫時屏蔽異步異常。這意味著異步異常可以在發(fā)生異常之前處于掛起狀態(tài)。
常見的異步異常包括物理中斷和虛擬中斷。物理中斷是響應(yīng)于 PE 外部產(chǎn)生的信號而產(chǎn)生的。虛擬中斷可以由外部產(chǎn)生，也可以由在 EL2 處執(zhí)行的軟件產(chǎn)生。
Arm 架構(gòu)有兩種中斷類型，IRQ 和 FIQ。在舊版本的 Arm 架構(gòu)中，F(xiàn)IQ 被用作更高優(yōu)先級的快速中斷。在Armv8-A 和 Armv9-A 中 FIQ 與 IRQ 具有相同的優(yōu)先級。
IRQ 和 FIQ 具有獨(dú)立的路由控制，通常用于實(shí)現(xiàn)安全和非安全中斷。
Armv8.8-A 和 Armv9.3-A 添加了不可屏蔽中斷 (NMI) 。
2. 異常處理及返回
當(dāng)發(fā)生異常時，中斷當(dāng)前程序流程。處理元件 (PE) 將更新當(dāng)前狀態(tài)并分支到向量表中的某個位置。通常這個位置將包含通用代碼，用于將當(dāng)前程序的狀態(tài)推送到堆棧上，然后分支到進(jìn)一步的代碼。
當(dāng)發(fā)生異常時，必須保留當(dāng)前狀態(tài)以便可以返回。PE 會自動保存異常返回地址和當(dāng)前PSTATE.存儲在通用寄存器中的狀態(tài)必須由軟件保存。然后，PE 會將當(dāng)前更新為PSTATE體系結(jié)構(gòu)中為該異常類型定義的類型，并分支到向量表中的異常處理程序。
獲取異常的PSTATE位置存儲在 System registerSPSR_ELx中，其中 <x> 是獲取異常的異常級別的編號。異常返回地址存儲在 中ELR_ELx，其中 <x> 是異常被處理到的異常級別。
軟件可以通過從 AArch64 執(zhí)行 ERET 指令來啟動異常返回。這將根據(jù)SPSR_ELx的值配置返回的異常級別，其中 <x> 是返回的級別。SPSR_ELx包含要返回的目標(biāo)級別和目標(biāo)執(zhí)行狀態(tài)。
執(zhí)行 ERET 指令時，狀態(tài)將從SPSR_ELx 中恢復(fù)，程序計數(shù)器將更新為ELR_ELx中的值。
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