Armv8体系架构（1）

学习Armv8架构参考手册时，对部分内容的翻译和整理

Armv8体系架构（2）
Armv8体系架构（3）

关于ARM架构

PE： 将ARM架构定义了抽象机器的行为，称为处理元素，Precessing Element，缩写为PE。可以理解为寄存器部件。
PE在其他文档中也可能被命名为跟踪宏单元。

Armv8体系架构包括以下内容

1.相关调试架构
（1）AArch64自托管调试
（2）AArch32自托管调试
（3）外部调试
2. 定义PE跟踪单元的关联体系结构，实现者可以使用关联的处理器硬件来实现PE跟踪单元。
（1）嵌入式跟踪宏单元体系结构规范
（2）AArch64自托管跟踪
（3）AArch32自托管跟踪

ARM体系结构是一种精简指令集计算机（RISC）体系结构。

Armv8架构具有以下RISC体系结构的特征：

1. 一个大的统一的登记文件。
2. 一种加载/存储体系结构，其中数据处理操作仅对寄存器内容进行操作，而不是直接对内存内容进行操作。
3. 简单寻址模式，所有加载/存储地址仅由寄存器内容和指令字段确定。

Armv8体系架构定义了PE与内存（包括缓存）的交互，并包括内存转换系统。还描述了多个PE如何相互作用以及如何与系统中其他观察者相互作用。

ARM体系结构支持各种性能点的实现。实现规模、性能和极低的功耗是ARM体系结构的关键属性。

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Armv8体系架构重要特性

Armv8一个重要的特性是向后兼容性，以及在以及在广泛的标准和更专业的用例中满足最佳实现的自由度。其支持：

• 一种64位的执行状态，AArch64；
• 32位的执行状态AArch32，与ARM体系结构的早期版本兼容；

两种执行状态都支持SIMD和浮点指令

1. AArch64执行状态支持
（1）对SIMD&FP寄存器文件中的寄存器进行操作的高级SIMD指令；
（2）对SIMD&FP寄存器文件中的寄存器进行操作的浮点指令；
2. AArch32执行状态支持
（1）在32位通用寄存器上运行的基本指令集中的SIMD指令；
（2）对SIMD和浮点寄存器（SIMD&FP寄存器）文件中的寄存器进行操作的高级SIMD指令；
（3）对SIMD&FP寄存器文件中的寄存器进行操作的浮点指令；

Note:
SIMD指令：全称：Single Instruction Multiple Data，单指令多数据流。
SIMD能复制多个操作数，并把它们打包在大型寄存器的一组指令集。以同步的方式，在同一时间内执行同一条指令。
SIMD特别适合于多媒体应用数据密集型运算。
SIMD指令是通过多种方式增加吞吐量。

AArch64： 是64位执行状态，意味着地址保存在64位寄存器中，基本指令集中的指令可以使用64位寄存器进行处理，其支持A64指令集。
AArch32： 是32位执行状态，意味着地址保存在32位寄存器中，基本指令集中的指令使用32位寄存器进行处理，支持T32和A32指令集。
基本指令集： 包括除高级SIMD和浮点指令外的受支持指令。

ARM定义的三种架构概述

A系列： 应用程序配置文件
（1）支持基于内存管理单元（MMU）的虚拟内存系统体系（VMSA）
（2）支持A64、A32和T32指令集

R系列： 实时配置文件
（1）支持基于内存保护单元（MPU）的受保护内存系统体系结构（PMSA）
（2）支持A32和T32指令集

M系列： 微控制器配置文件
（1）实现了一个为低R延迟中断处理设计的程序员模型，具有寄存器的硬件堆叠，并支持用高级语言编写中断处理程序
（2）实施R-Profile PMSA的一种变体
（3）支持T32指令集的变体