ARMv8-AArch64 的异常处理模型详解之异常处理详解(同步异常和异步异常的分析和处理)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了ARMv8-AArch64 的异常处理模型详解之异常处理详解(同步异常和异步异常的分析和处理)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一,同步异常的分析

在文章ARMv8-AArch64 的异常处理模型详解之异常类型 Exception types中提到过,同步异常是处理器在执行指令时产生的异常,是一种精确的,可以具体定位到是哪条指令导致异常的产生。下面笔者将介绍三个用于定位并分析同步异常产生的寄存器。

1.1 同步异常分析-异常链接寄存器ELR

在文章ARMv8-AArch64 的异常处理模型详解之异常向量表vector tables中提到过,同步异常发生时,会将产生同步异常的那条指令的地址写入ELR,所以如果想知道是哪条指令导致异常的产生,软件在处理异常时可以读取ELR中的值进行分析。

1.2 同步异常分析-异常综合寄存器ESR,Exception Syndrome Register

ESR寄存器里保存着一些异常的诊断信息,比如异常产生的原因。在进入异常后,我们可以读取对应异常等级的ESR(ESR_EL1,ESR_EL2或者ESR_EL3),通过解析各个字段的数值所表示的含义,来分析出当前异常产生的原因。
aem异常处理,ARM,ARM,异常等级,异常处理,同步异常,异步异常
拿ESR的EC, bits [31:26]举例,这个EC字段指示了当前异常产生的原因,比如当EC == 0b100010时,按照ARM文档的描述,我们可知当前异常是因为PC未对齐(地址不以0x0 0x4 0x8 0xc结尾)。
aem异常处理,ARM,ARM,异常等级,异常处理,同步异常,异步异常
除了EC字段,还有IL字段,从该字段可知是32-bit长度还是16bit 长度的指令导致的异常:
aem异常处理,ARM,ARM,异常等级,异常处理,同步异常,异步异常

1.3 同步异常分析-错误地址寄存器FAR,Fault Address Register

FAR寄存器将为一些同步异常保存导致异常发生的地址,包括如下同步异常:

  • 指令中止异常(Instruction Abort exceptions), 此时ESR寄存器的EC 值为0x20 或者0x21,
    aem异常处理,ARM,ARM,异常等级,异常处理,同步异常,异步异常

  • 数据中止异常,Data Abort exceptions, 此时ESR寄存器的EC 值为0x24 或者 0x25:
    aem异常处理,ARM,ARM,异常等级,异常处理,同步异常,异步异常

  • PC对齐错误异常,PC alignment fault exceptions,此时ESR寄存器的EC 值为0x22。
    aem异常处理,ARM,ARM,异常等级,异常处理,同步异常,异步异常

  • 调试异常的观察点异常,Watchpoint exceptions,此时ESR寄存器的EC 值0x34 或者0x35:
    aem异常处理,ARM,ARM,异常等级,异常处理,同步异常,异步异常
    FAR寄存器中的保存的地址是指令获取或数据访问时,导致指令或数据中止的异常的地址。

二, 同步异常的处理示例 Synchronous exception handling

假设有这么一个场景:执行在EL0的AArch32 应用程序需要向执行在EL1的AArch64 操作系统请求一个堆的内存分配,它需要执行一个SVC指令,产生一个SVC同步异常,这将发生如下事件:

  • 当前的处理器状态PSTATE将会保存到SPSR_EL1中。
  • 产生异常指令(SVC)的下一条指令的地址将会被写入到ELR_EL1中。
  • 异常诊断信息(导致异常发生的原因)将会被记录到ESR_EL1寄存器中。
  • 目标执行状态取决于HCR_EL2.RW 位。
  • 当前的处理器状态PSTATE将会被更新:异常等级将会切到EL1,执行状态更行到AArch64
  • PC将会跳转到VBAR_EL1+ 600的异常向量,因为是同步异常,有来自低异常等级的异常等级切换,并且低的异常等级为AArch32,所以根据异常向量的选择要求,将选择VBAR_EL1+ 600处的异常向量作为异常处理器。
  • 在top exception handler中,在进行异常处理前,当前处理器的寄存器上下文将会被压入到SP_EL1中。
  • 在top exception handler中,根据ESR中的信息,知道当前异常为SVC异常,所以跳转到指定的SVC异常处理函数中。
  • 在SVC异常处理函数执行完成后,回到top exception handler。
  • 在top exception handler中,将之前压入到SP_EL1中的寄存器上下文恢复,并执行ERET指令。
  • ERET指令包括两个步骤:将SPSR_EL1的值恢复到PSTATE中(包括异常等级为EL0,执行状态为AArch32),然后将ELR_EL1中的值写入到PC中。

以上就是执行SVC指令从EL0进入到EL1进行异常处理,然后返回的一般流程。
上述场景还尚未考虑到安全状态的切换,如果是EL0+AArch32+Non-secure状态下,要进入到EL1+AArch64+secure状态进行某些操作,则处理流程将更加复杂。之前的文章提到过,Secure状态的切换必须经过EL3,所以要想实现此操作,中间还需要执行SMC指令进入到EL3。

三, 异步异常的处理示例 Asynchronous exception handling

异步异常,比如中断,是来自处理器外部的信号,或者SError,来自内存系统的的错误反馈。ARM没有规定异步异常应该什么时候发生,并且,关于异步异常与同步异常的优先级问题,如果同步异常和异步异常同时发生,那么处理器先处理哪一个,这个是由处理器的具体实现定义的。
假设有这么一个场景:当处理器在EL0 AArch32状态下执行用户程序时,发生了一个IRQ中断,假设HCR_EL2 和 SCR_EL3都以及被配置成将当前IRQ中断路由到EL1 AArch64状态下处理,下图为该中断的处理流程:
aem异常处理,ARM,ARM,异常等级,异常处理,同步异常,异步异常

  • 当前的处理器状态PSTATE将会保存到SPSR_EL1中。
  • 中断发生时,第一条未被执行完成的指令的地址将会被写入到ELR_EL1中。
  • 异常诊断信息(导致异常发生的原因)将会被记录到ESR_EL1寄存器中。
  • 目标执行状态取决于HCR_EL2.RW 位。
  • 当前的处理器状态PSTATE将会被更新:异常等级将会切到EL1,执行状态更行到AArch64
  • PC将会跳转到VBAR_EL1+ 0x680的异常向量,因为是IRQ中断,有来自低异常等级的异常等级切换,并且低的异常等级为AArch32,所以根据异常向量的选择要求,将选择VBAR_EL1+ 0x680处的异常向量作为异常处理器。
  • 在top exception handler中,在进行异常处理前,当前处理器的寄存器上下文将会被压入到SP_EL1中。
  • 在top exception handler中,跳转到指定的IRQ异常处理函数中。
  • 在IRQ处理函数执行完成后,回到top exception handler。
  • 在top exception handler中,将之前压入到SP_EL1中的寄存器上下文恢复,并执行ERET指令。
  • ERET指令包括两个步骤:将SPSR_EL1的值恢复到PSTATE中(包括异常等级为EL0,执行状态为AArch32),然后将ELR_EL1中的值写入到PC中。

以上就是进行IRQ中断异常处理,然后返回的一般流程。需要注意的是,处理器或者说是IRQ handler并没有能力判断中断源,只是收到了IRQ中断信号,并开始IRQ中断处理。至于具体的中断源判断、中断优先级以及中断属性(edge/level, secure/non-sercure)配置的工作,由GIC来完成。通过读取GIC的IAR(Interrupt Acknowledge Registers)寄存器,处理器可以知道当前中断源的中断号。一旦中断被处理完成,处理器可以配置GIC的EOIR(End of Interrupt Register)寄存器,来通知GIC当前中断已经被处理完成,并且该中断的状态也随即会变成inactive。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-843736.html

到了这里,关于ARMv8-AArch64 的异常处理模型详解之异常处理详解(同步异常和异步异常的分析和处理)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • ARMV8-aarch64的虚拟内存(mmutlbcache)介绍-概念扫盲

    🔥 博客主页 : 小羊失眠啦. 🎥 系列专栏 : 《C语言》 《数据结构》 《C++》 《Linux》 《Cpolar》 ❤️ 感谢大家点赞👍收藏⭐评论✍️ 思考: 1、cache的entry里都是有什么? 2、TLB的entry里都是有什么? 3、MMU操作的页表中的entry中都是有什么? L1和L3表中的entry中分别都是有什么

    2024年03月12日
    浏览(57)
  • ARMv8的异常等级(Exception Level)以及执行状态(AArch64/AArch32)

    目录 1,异常等级(Exception Level) 2,Execution states,执行状态 AArch64的异常等级 AArch32的异常等级: 3,异常等级切换  4,执行状态切换(AArch64 = AArch32) 5,状态切换后的寄存器状态 Registers at AArch32 PSTATE at AArch32 6,指令集的切换:Switching between the instruction sets 在ARMv8中,存在

    2024年02月13日
    浏览(59)
  • 交叉编译----宿主机x86 ubuntu 64位-目标机ARMv8 aarch64

    1.交叉编译是什么,为什么要交叉编译 编译:在一个平台上生成在该平台上的可执行代码 交叉编译:在一个平台上生成在另一个平台上的可执行代码 交叉编译的例子:如51单片机的可执行代码(hex文件)是在集成环境keil上面编译完成的,我们只需要将编译好的可执行代码下

    2024年02月15日
    浏览(49)
  • Yocto系列讲解[技巧篇]92 - armv8 aarch64兼容armv7 32位程序运行环境

    By: fulinux E-mail: fulinux@sina.com Blog: https://blog.csdn.net/fulinus 喜欢的盆友欢迎点赞和订阅! 你的喜欢就是我写作的动力!

    2024年01月24日
    浏览(63)
  • 如何在armv6 armv7 armv8(aarch64)嵌入式板子上面安装nginx服务器,支持H265码流

    为什么要在板子瑞芯微rv1126核心板上面安装nginx服务器,是因为我的项目需要用到拉到连接在板子上面的摄像头,由于是摄像头是直连摄像头的只能通过板子上面的wifi热点设备,先连接这个热点才能获取到这个网络摄像头,那么就需要板子做一个推流的服务器让摄像头的画面

    2024年02月15日
    浏览(52)
  • 带wiringPi库的交叉编译 ---宿主机x86Ubuntu,目标机ARMv8 aarch64(香橙派)

    带wiringPi库的交叉编译如何进行 先交叉编译wiringPi库,编译出的库适合香橙派,这时候交叉编译可执行程序的平台和链接库的格式也是正确的 ,然后通过-I和-L来指定链接的wiringPi库的头文件和库的位置,但是现在还没有学习过,后面学了补上 此时如果把wiringPi库拿到Ubuntu上进

    2024年02月15日
    浏览(51)
  • 【ARMv8 异常模型入门及渐进 1 -- 处理器运行模式及EL3/EL2/EL1学习】

    下篇文章:ARMv8 异常模型入门及渐进 2 - 通用寄存器介绍 在ARM v7架构中的ARM核用 PL 的方式定义执行等级。在ARMv8中ARM核的执行等级划分如下图所示。 表 1-1 ARM v8中一个ARM core 运行时可能具有两种状态:分别为 secure world normal world。 两种状态下都有其对应的 EL0 , EL1 。 而 EL3 是

    2024年02月15日
    浏览(57)
  • 浅析ARMv8体系结构:异常处理机制

    异常处理指的是处理器在运行过程中发生了外部事件,导致处理器需要中断当前执行流程转而去处理异常事件的一种机制。在Intel处理器的术语中,中断与异常被分开来描述,但在ARMv8体系结构中,异常和中断统一被称为异常处理。 在ARMv8体系结构中,广义上的异常可以分成同

    2024年02月09日
    浏览(60)
  • Armv8-R AArch32 architecture概念学习

    该博客主要为个人学习,通过阅读官网手册整理而来(个人觉得阅读官网的英文文档非常有助于理解各个IP特性)。若有不对之处请参考 参考文档 ,以官网文档为准。 阅读该文章,可以先查看AArch64 Exception Model学习,再来看该文章会非常简单 该体系结构只有AArch32执行状态。

    2024年01月21日
    浏览(66)
  • ARMv8 - 安全机制 - 异常等级

    ARMv8架构处理器有一套异常等级(Exception level)机制,分成4个等级(EL0 ~ EL3)。 处理器运行时会处于其中的某个等级并且可以进行等级切换。 每个异常等级都拥有一些自己版本的特殊寄存器,例如:system ctrl 寄存器(sctlr_el1,sctlr_el2 …),程序状态寄存器(SPSR_EL1,SPSR_EL

    2024年02月13日
    浏览(53)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包