moyaoxueの小屋arm初探
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架构介绍
架构层级
- EL0: 无特权模式(unprivileged)
- EL1: 作业系統核心模式(OS kernel mode)
- EL2: 虚拟机器监视器模式(Hypervisor mode)
- EL3: TrustZone(monitor mode)
要提升到较高层级需要透过exceptions(如: 中断、page faults等)。
- EL0 => EL1: SVC (system call)
- EL1 => EL2: HVC (hypervisor call)
- EL2 => EL3: SMC (secure monitor call)
在转换时会将返回地址(return address)记录在例外连结寄存器ELR(Exception-Link-Register)。
每个EL会有个别的SP(stack pointer)
根据目前架构，由下层系統的Execution State決定上层系统所在模式
若下层系統为32bits則上层只能为32bits，反之若为64bits則上层可为32bits or 64bits
安全性状态 (Security state)
ARMv8-A架构提供两种安全性状态，他们有个别的实体记忆体定址空间(Secure physical address space)。
安全状态(Secure state): PE可以存取安全及不安全的实体定址空间，有EL0.EL1.EL3
不安全状态(Non-Secure state): 只能存取不安全的实体定址空间，有EL0.EL1.EL2
虚拟化 (Virtualization)
这边提到的虚拟化为有实现EL2架构的系统。以下为其基础模型: (manual D1.5 Virtualization)
一个跑在EL2的Hypervisor负责切换跑在EL1、EL0的virtual machines 一些跑在virtual machines上(在EL1中)的Guest OS 每个Guest OS上跑在EL0的应用程序 每个VM会被Hypervisor指定一个VMID。
EL2只会实现在 Non-secure state，并负责:
提供虚拟值给少数特定的暂存器(1)。Guest OS 或其上的应用程序读取这些暂存器时会得到虚拟的值。 Trapping: 当在做记忆体管理及存取其他大多数的暂存器((1)之外的)时会产生exception并由EL2处理。 Routing interrupt: 将中断分配给 现在的Guest OS 现在没在执行的Guest OS hypervisor (以上会在各别的章节特别探讨) 实现EL2包含以下实作:
Hypervisor Call (HVC) exception Traps to EL2 虚拟中断: 包括: Virtual SError Virtual IRQ Virtual FIQ 所有虚拟中断会由EL1处理 每个虚拟中断可由EL2各别启用 每个虚拟中断都会有其对应的实体中断 当一个虚拟中断被启用时，其对应的实体中断会由EL2处理(除非EL3指定他要处理)
偷了个，基本上简单入门够了
【ARM】内核寄存器以及常用汇编指令分析 - 知乎 (zhihu.com)
Wiki - ARMv8 (ncku.edu.tw) ： 这个讲的挺底层的
ARM 指令 - HackMD：这个主要偏移动设备
常见寄存器
基本寄存器结构
R13，堆栈指针(Stack Pointer)
R13寄存器中存放的是堆栈的栈顶指针，CM3中有两个堆栈指针，也就支持两个堆栈。分别是：主堆栈指针(Main Stack Pointer)，进程堆栈指针(Process Stack Pointer)。
堆栈主要是通过POP，PUSH指令来进行操作。在执行 PUSH 和 POP 操作时，那个通常被称为 SP 的地址寄存器，会自动被调整，以避免后续的操作破坏先前的数据。
R14 ，连接寄存器(Link Register)
在一个汇编程序中， LR 用于在调用子程序时存储返回地址。例如，在使用 BL(分支并连接， Branch and Link)指令时，就自动填充 LR 的值(执行函数调用的下一指令)，进而在函数退出时，正确返回并执行下一指令。
如果函数中又调用了其他函数，那么LR将会被覆盖，所以需要先将LR寄存器入栈PUSH，保护起来。
R15，程序计数器(Program Count)
因为 CM3 内部使用了指令流水线，读 PC 时返回的值是当前指令的地址+4
特殊功能寄存器组
Cortex‐M3 中的特殊功能寄存器包括：
程序状态寄存器组（ xPSR），存放当前CPU的状态
中断屏蔽寄存器组（ PRIMASK, FAULTMASK,以及 BASEPRI），用于控制异常的使能和除能
控制寄存器（ CONTROL），用于定义特权级别，以及选择当前使用堆栈指针(PSP/MSP?)。
CM3的操作模式
为了架构的安全性和健壮性，CM3支持2个模式(线程模式，handler模式)，以及2个特权等级(特权级，用户级)。handler模式下只能是特权级。
复位序列
在进入复位状态后， CM3 做的第一件事就是读取下列两个 32 位整数的值：
从地址 0x0000,0000 处取出 MSP 的初始值。(初始化MSP，为后续的代码执行创造环境)
从地址 0x0000,0004 处取出 PC 的初始值---这个值是复位向量。(启动引导代码)
ARM汇编指令集
ARM指令集可以分为跳转指令、数据处理指令、程序状态寄存器(PSR)处理指令、加载/存储指令、协处理器指令和异常产生指令六大类。
跳转指令：B,BL,BX,BXL(用于函数调用时的跳转，分为带/不带 返回地址/状态 的跳转)
数据处理指令：MOV,ADD,SUB,DIV,MUL,AND,ORR,CMP...(赋值，加减乘除，与或逻辑，比较)
程序状态寄存器(PSR)处理指令：MSR,MRS(用于查询或设置状态寄存器/特殊寄存器的数据)
加载/存储指令: LDR,STR...(*用于寄存器与内存之间的数据交换，一般为间接寻址)
异常产生指令：SWI(用于产生软件中断)
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