[译] ARMv8-A架构基础之更改执行状态

有时你系统的执行状态必须改变。 例如，如果您正在运行AArch64操作系统，并希望在EL0上运行32位应用程序， 为此，系统必须切换到AArch32。 您只能通过更改“异常”级别来更改“执行”状态。 发生异常时异常可以将执行状态从AArch32更改为AArch64，并且从异常返回时可以将其从AArch64更改为AArch32。

当应用程序运行结束或执行返回到操作系统时，系统可以切换回AArch64。 下图显示哪些你能做，哪些不能做。 AArch32操作系统无法托管64位应用程序。 如下图所示：

move_between_32_and_64.png

在两个状态之间的切换是在安全监视器，管理程序或操作系统层级执行的。 以AArch64状态执行的管理程序或操作系统可以支持较低特权级别的AArch32操作。 这意味着在AArch64中运行的操作系统可以同时承载AArch32和AArch64应用程序。 同样，AArch64的管理程序可以同时承载AArch32和AArch64的客户操作系统。 但是，32位操作系统无法托管64位应用程序，而32位的管理程序无法托管64位客户操作系统。

要在同一个异常级别下更改执行状态，系统必须切换到较高的异常级别，改完之后在返回到原先的异常级别。

例如，您可能会在64位操作系统下运行32位和64位应用程序。 在这种情况下，32位应用程序可以执行和生成监督调用（SVC）指令，或者通过接收中断，以此切换到EL1和AArch64。 之后OS进行任务切换并返回到EL0中的AArch64。 实际上，这意味着你不能拥有一个混合32位和64位的应用程序，因为它们之间没有直接的调用方式。

在AArch64和AArch32执行状态之间切换的要点可以总结如下：

• 更改为AArch32需要从较高的异常级别出发到更低的级别。 这是通过执行ERET退出异常处理程序的结果。
• 更改为AArch64需要从较低的异常级别出发到更高的级别。 异常可能是一条指令执行或一个外部信号的结果。
• 如果在发生异常或从异常返回时异常级别保持不变，则执行状态也不能改变。
• AArch64和AArch32执行状态都具有类似的异常级别，但是安全和非安全操作之间存在一些差异。 当发生异常时，处理器所处的执行状态会限制能用于其他执行状态的异常级别。
• 如果ARMv8-A处理器在特定的异常级别以AArch32执行状态运行，它使用与ARMv7-A中相同的异常模型来处理发送到该异常级别的异常。
• EL3中的代码不能在更高的异常级别中使用异常，因此除了执行复位之外，不能更改执行状态。

对于实现的最高异常级别（大多数ARMv8-A处理器上的EL3），当发生异常时用于每个异常级别的执行状态是固定的。 异常级别只能通过重置处理器来更改。 对于EL2和EL1，当不是实现的最高级别的异常级别时，可通过更高权限级别（使用系统寄存器）进行控制。

---

原文

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