4. Changing Execution state

ARMv8-A相关历史文章：

• 1. Fundamentals of ARMv8-A
• 2. Execute states
• 3. Changing Exception Levels

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。