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[译] ARMv8-A架构基础之处理器状态

[译] ARMv8-A架构基础之处理器状态

作者: 赵国开 | 来源:发表于2018-01-26 17:09 被阅读86次

    AArch64没有与ARMv7-A当前程序状态寄存器(CPSR)的直接等价物。在AArch64中,传统CPSR的组件作为可独立访问的字段提供。 这些统称为处理器状态(PSTATE)。 也有对PSTATE元素进行操作的指令。

    AArch64的处理器状态或PSTATE字段具有以下定义:

    名字 描述
    N 负数条件标志。
    Z 零状态标志。
    C 进位条件标志。
    V 溢出条件标志。
    D 调试屏蔽位。
    A SError屏蔽位。
    I IRQ屏蔽位。
    F FIQ屏蔽位。
    SS Software Step位。
    IL 非法执行状态位。
    EL(2) 异常级别。
    nRW 执行状态0 = 64位1 = 32位
    SP 堆栈指针选择器。 0 = SP_EL0 1 = SP_ELn

    PSTATE字段使用专用寄存器访问。 可直接使用MRS指令读/写专用寄存器。

    专用寄存器是:

    专用寄存器 说明 PSTATE字段
    CurrentEL 存放当前的异常级别。 EL
    DAIF 指定当前的中断屏蔽位。 D,A,I,F
    NZCV 保持条件标志。 N,Z,C,V
    SPSel 在EL1或更高版本中,在当前异常级别的SP和SP_EL0之间进行选择。 SP

    例如,要访问SPSel:

    MRS X0, SPSel //把SPSel读到X0
    MSR SPSel, X0 //把X0写入SPSel
    

    例如,异常处理程序代码可以从正使用的SP_ELn切换到SP_EL0。

    SP_EL1可能会指向一个持有小堆栈的内存,该堆栈在内核中可以保证始终有效。SP_EL0可能指向一个较大的内核任务堆栈,但不能保证没有溢出风险。 该切换通过写入SPSel位来控制,如下面的代码所示:

    MSR SPSel, #0 // 切换到 SP_EL0
    MSR SPSel, #1 // 切换到当前异常级别ELn的SP
    

    更多PSTATE字段可以使用以下操作数访问。

    操作数 PSTATE字段 注意
    DAIFSet D,A,I,F 将PSTATE.{D,A,I,F}位设置为1
    DAIFClr D,A,I,F 将PSTATE.{D,A,I,F}位设置为0
    SPSel SP 直接将PSTATE.SP设置为1或0

    比如:

    MSR DAIFSet, #Imm4     // 用于将任意或者全部的DAIF设置为1
    MSR DAIFClr, #Imm4     // 用于将任意或者全部的DAIF设置为0
    MSR SPSel, #Imm1     // 用于在SP_EL0和SP_ELn之间选择堆栈指针
    

    在AArch64中,通过执行ERET指令从异常中返回。 这导致SPSR_ELn被复制到PSTATE中。 ALU标志,执行状态,异常级别和处理器分支全部被还原。 从这一点来看,程序从ELR_ELn中的地址继续执行。

    PSTATE .{EL,N,Z,C,V}字段可以在EL0中被访问。所有其他的PSTATE字段可以在EL1或更高的级别被访问,如果在EL0中访问是未定义的。


    原文
    https://developer.arm.com/products/architecture/a-profile/docs/100878/latest/processor-state

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