ARM-A架构入门基础（二）异常处理

14天学习训练营导师课程：周贺贺《ARMv8/ARMv9架构-快速入门》

1. 异常处理种类

1.1 中断

在ARM中，FIQ的优先级要高于IRQ，在SOC内部会有一个中断控制器负责中断优先级调度，然后发送中断信号给处理器。中断属于异步模式的异常。

1.2 中止

中止异常分为数据中止和指令中止，MMU能够捕获错误并汇报给处理器。

1.3 复位

复位是处理器中优先级最高的异常，通常分为上电复位和软件复位。

1.4 软件产生的异常

ARMv8提供了3中软件产生的异常，发生此异常的原因是软件企图进入更高的异常等级。

SVC 允许用户模式下的程序请求os服务
HVC 允许客户机（Linux os）请求主机服务
SMC 允许普通世界的程序请求安全服务

1.5 同步异常和异步异常

故名思议，同步异常必须等待cpu处理完当前异常才可以继续执行指令。

常见的同步异常：

访问其他等级的寄存器，比如当前是EL1，如果访问EL2的寄存器就会出现异常
SP未对齐
SVC、HVC和SMC
地址翻译错误/地址权限
常见的异步异常：

物理中断 IRQ、FIQ和系统错误
虚拟中断 vIRQ、vFIQ、vSError

2. ARMv8异常模型

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。

3. GIC中断控制器

由于SOC中外设及与其相关的中断数量众多，且各中断又有多种不同的配置方式，为了减轻CPU的负担，现代处理器中断的配置和管理一般都通过中断控制器实现。

GIC是arm公司推出可与cortex-A和cortex-R处理器配合使用的中断控制器，当前一共有4个版本，分别为GICv1 – GICv4。GICv3是基于armv8的SOC设计中应用较为广泛的一种中断控制器，GICv4与GICv3的功能基本相同，只是为了提高虚拟化的性能，增加了直接注入虚拟中断的能力。