ARMv8-A编程指导之ARMv8基础（1）

        在ARMv8中，执行发生在四个异常级别的其中一个。在AArch64中，异常级别决定特权级别，这些特权级别以相同方式被定义在ARMv7中。异常级别决定特权级别，因此执行在ELn相对应于特权PLn。类似的，有更大值n的异常级别高于其他的有更高的异常界别。一个小于其他的异常级别被描述为一个低异常级别。

        异常级别提供了应用于跨ARMv8架构的所有操作状态的软件执行的逻辑分离。它类似于支持概念，在计算科学中的分级保护域。

        下列为软件运行在每个异常级别的典型例子：

EL0: 通常为用户应用

EL1: 操作系统内核，通常被描述为特权级别

EL2: hypervisor

EL3: 底层firmware，包括安全monitor

        通常，一组软件，如应用，操作系统内核，或hypervisor，占一个异常级别。一个异常级别为在内核中的hypervisor，如KVM，它可同时执行在EL2和EL1。

        ARMv8-A提供两个安全状态，安全和非安全。非安全状态也为normal world。它使能OS可并行执行一个trusted OS运行在相同的硬件上，并提供应对某些软件攻击和硬件攻击的保护。ARM trustzone技术使系统在normal和secure world之间被分区。对于ARMv7-A架构，安全monitor行为如一个网关在normal和secure world之间移动。

        ARMv8-A也提供虚拟化的支持，虽然仅在normal world。这意味着hypervisor或虚拟机管理器VMM代码可运行在系统和host*guest操作系统上。基本上guest操作系统运行在虚拟机上。每个OS没有意识到它在系统中是与其他guest操作系统来共享时间。

        Normal Wolrd(对应于非安全状态)具有如下特权部分：

（1）Guest OS kernel

        该内核包含运行在非安全EL1的Linux和Windows。当运行在hypervisor之下时，OS内核可以作为guest或host，这依赖于hypervisor模式。

（2）Hypervisor

        运行在EL2，通常为非安全状态。当hypervisor使能或存在时，hypervisor为OS内核提供虚拟化服务。

        secure world具有如下特权部分：

（1）secure firmware

        在应用处理器上，firmware必须时运行在启动时的第一件事。它提供几个服务，包括platform初始化，trusted OS的安装，和secure monitor调用的路由。

（2）Trusted OS

        Trusted OS提供对normal world的安全服务和提供执行在安全或trusted应用的实时环境。

        在ARMv8-A架构中的secure monitor在更高的异常级别并高于其他级别。它提供了软件特权的逻辑模式。

        上图显示了EL2的安全版本时不能用的。

3.1 执行状态

        ARMv8架构定义了两种执行状态：AArch64和AArch32。每个状态用于描述使用64位宽通用寄存器或32位宽通用寄存器的执行。当ARMv8 AArch32保留ARMv7定义的特权，在AArch64中，特权级别由异常级别决定。因此，执行在ELn于特权PLn相关。

        当在AArch64状态，处理器执行在A64指令集。当在AArch32状态，处理器能执行在A32（称为ARM早期的架构版本）指令集。

        下列图显示在AArch64和AArch32的异常级别的组织。

        在AArch64:

        在AArch32:

        在AArch32状态，Trusted OS执行在安全EL3，在AArch64状态它主要执行在安全EL1。