ARM（2）——ARMv7和ARMv8的区别

     ARMv8的架构继承以往ARMv7与之前处理器技术的基础，除了现有的16/32bit的Thumb2指令支持外，也向前兼容现有的A32(ARM 32bit)指令集，基于64bit的AArch64架构，除了新增A64(ARM 64bit)指令集外，也扩充了现有的A32(ARM 32bit)和T32(Thumb2 32bit）指令集，另外还新增加了CRYPTO(加密)模块支持。
    ARMv8新特点：支持64位
    以前的ARM:32位
详细区别参考：https://blog.csdn.net/forever_2015/article/details/50285865
以下只说重要变化：

1.ARMv7之前的实现

ARMv7之前的处理器可以工作在7种工作模式（称作processor mode）下，

        1、用户模式(Usr)：用于正常执行程序；

        2、快速中断模式(FIQ)：用于高速数据传输；

        3、外部中断模式(IRQ)：用于通常的中断处理；

        4、管理模式(svc)：操作系统使用的保护模式；

        5、数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储以及存储保护；

        6、系统模式(sys)：运行具有特权的操作系统任务；

        7、未定义指令中止模式(und)：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件；

之所以存在不同的模式，主要有2个方面的考虑：

1）不同的处理器模式，有不同的硬件访问权限，称作privilege level。

主要有2个level，privilege和non-privilege。其中只有User模式属于non-privilege level，其它均是privilege level。

安全起见，大多数时候，软件都运行在User mode。一旦需要其它操作，则需要切换到相应的privilege模式下。这是最原始、最朴素的安全思想，当然，只防君子，不防小人。

2）这些处理器模式，除User模式外，其它模式基本上和各类异常一一对应。而不同的模式，都有一些自己独有的寄存器，例如R13(SP)、R14(LR)等等，可以使模式切换过程（也是异常处理过程）更为高效、便利。

2.ARMv7-a的实现

ARMv7-a基本保留了之前的设计，不同之处，将privilege level命名了，称作PL0和PL1（也许您猜到了，后来出现了PL2，用于虚拟化扩展（Virtualization Extension）。

另外，增加了一个模式：Monitor用于security扩展（为支持建立可信赖的执行环境（trust execution environment, TEE）而引入等扩展。）变成8种模式，即增加了Monitor。

还有一个功能：virtualization扩展。

3.ARMv8-a的实现

可能ARMv8-a的设计者觉得之前的设计有些啰嗦，就把processor mode的概念去掉（或者说淡化）了，取而代之的是4个固定的Exception level，简称EL0-EL3。同时，也淡化了privilege level的概念。Exception level本身就已经包好了privilege的信息，即ELn的privilege随着n的增大而增大。类似地，可以将EL0归属于non-privilege level，EL1/2/3属于privilege level。

EL0是user模式
EL1是内核（EL0的user和EL1是6种模式合起来是32位ARM的7种工作模式）
EL2是HYP(虚拟化扩展)
EL3是Monitor（用于安全/非安全世界的切换）

所有说以前的多种工作模式都变成了EL0~EL3

这些Exception level的现实意义是（如下图，先忽略Secure model有关的内容）
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ARMv8-a Exception level有关的说明如下：

1）首先需要注意的是，AArch64中，已经没有User、SVC、ABT等处理器模式的概念，但ARMv8需要向前兼容，在AArch32中，就把这些处理器模式map到了4个Exception level。

2）Application位于特权等级最低的EL0，Guest OS（Linux kernel、window等）位于EL1，提供虚拟化支持的Hypervisor位于EL2（可以不实现），提供Security支持的Seurity Monitor位于EL3（可以不实现）。

3）只有在异常发生时（或者异常处理返回时），才能切换Exception level（这也是Exception level的命名原因，为了处理异常）。当异常发生时，有两种选择，停留在当前的EL，或者跳转到更高的EL，EL不能降级。同样，异常处理返回时，也有两种选择，停留在当前EL，或者调到更低的EL

4.security model

ARMv8-a的security模型基本沿用了ARMv7 security extension的思路，主要目的保护一些安全应用的数据，例如支付等。它不同于privilege level等软件逻辑上的保护，而是一种物理上的区隔，即不同security状态下，可以访问的物理内存是不同的。

ARMv8-a架构有两个security state（参考上面图片），Security和non-Security。主要的功效是物理地址的区隔，以及一些system control寄存器的访问控制：

在Security状态下，处理器可以访问所有的Secure physical address space以及Non-secure physical address space；

在Non-security状态下，只能访问Non-secure physical address space，且不能访问Secure system control resources。